Caractérisation expérimentale de distorsion en giration en entrée d’air d’un turboréacteur et de son transport à travers l’étage de fan
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Caractérisation expérimentale de distorsion en giration en entrée d’air d’un turboréacteur et de son transport à travers l’étage de fan
RéférenceN/A
Type de contratOffre de post-doctorat
Temps de travailTemps plein
ExpérienceEntre 2 et 5 ans
Description du poste
Afin d’évaluer au banc d’essai les performances d’un turboréacteur dans des conditions de fonctionnement représentatives de configurations fortement intégrées, en rupture ou en forte hors-adaptation, il est nécessaire de reproduire les champs de distorsion (à la fois en pression génératrice et en giration) de l’écoulement en entrée moteur. En particulier, les motifs de distorsion observés en sortie d’entrées d’air coudées (ou S-duct), utilisées sur des configurations semi-enterrées, ou des concepts exploitant l’ingestion de couche limite, sont particulièrement difficiles à reproduire et à caractériser.
Nous avons développé un module d’essai permettant de générer une perte de pression génératrice, des paires de tourbillons axiaux et leur superposition, en entrée d’air d’un turboréacteur. Des traversées de l’écoulement par sonde à cinq trous permet de mesurer les trois composantes stationnaires de la vitesse (ainsi que pressions totale et statique) et des traversées par sondes à deux films chauds croisés donnent accès aux composantes axiale et tangentielle de la vitesse à plus haute fréquence d’acquisition, à condition que la composante radiale soit nulle. Le caractère bidimensionnel des mesures par film chaud est une limitation importante pour la caractérisation des écoulements tourbillonnaires visés.
Afin de lever cette limitation, nous proposons d’implémenter des mesures par vélocimétrie par image de particules (PIV) stéréoscopique en entrée moteur. Dans un premier temps, on cherchera à accéder au plan d’entrée fan via des plans transverses en exploitant l’accès optique existant et la capacité du montage NASDUCT à faire pivoter le générateur de distorsion autour de l’axe moteur. Cela nécessitera un travail spécifique, pouvant faire appel à de la simulation numérique (RANS), de développement d’un système d’injection local de particules d’ensemencement, permettant de viser la zone d’intérêt, puis une éventuelle amélioration des accès optiques au plan d’entrée moteur.
En parallèle, on cherchera à caractériser la propagation de la distorsion à travers l’étage fan, principalement à l’aide de sondages par sondes à cinq trous et à fil chaud. On travaillera sur les compensations en température et en pression des mesures par fil-chaud, ainsi que sur les méthodes pour caractériser les grandeurs turbulentes (intensité et échelles intégrales) et les composantes instationnaires. On exploitera en particulier des moyenne de phase et des excursions radiales et azimutales des sondes en aval du rotor et du stator, afin de capter d’éventuels effets d’interaction entre les tourbillons et le rotor, puis le stator. Les bases de données obtenues serviront à la validation de simulations numériques stationnaires (RANS/BFM) conduites en parallèle. On discutera de l’importance des composantes instationnaires et leur corrélation éventuelle avec la fréquence de passage des pales.