Méthodes numériques et conditions limites pour la simulation aux grandes échelles du couplage entre plusieurs composants d'une turbomachine

Martin, Benjamin

Auteur moral
Institut national polytechnique de Toulouse : INP Toulouse
Auteur moral
Duchaine, Florent
Editeur
[s.n.]
Année de publication
2021
Résumé
<p align="justify">La simulation aux grandes échelles (LES) de plusieurs composants d'une turbomachine est un outil présentant un grand potentiel pour étudier leur couplage et leurs performances dans une configuration réelle. Malheureusement, le coût de ce type de simulations est encore largement prohibitif pour être utilisées systématiquement dans la majorité des applications industrielles. Cette thèse présente donc plusieurs méthodes numériques pour réduire leur coût tout en conservant des résultats en adéquation avec les exigences de la LES. Le calcul des termes convectifs est un point crucial pour assurer la précision et la robustesse d'une LES. Après avoir décrit les schémas numériques de convection déjà disponibles dans le code AVBP, des améliorations et des optimisations sont proposées, en particulier pour améliorer leur comportement sur maillages non réguliers, utilisés pour la plupart des simulations industrielles. Le code AVBP est déjà utilisé en bureaux d'études chez Safran pour le dimensionnement de chambres de combustion modernes et son utilisation s'étend progressivement aux étages de turbomachines. Une amélioration de l'efficacité et de la robustesse du code permet donc d'avoir un impact direct sur son application en milieu industriel. Pour se faire, une nouvelle famille de schémas utilisant le formalisme de Petrov-Galerkin est introduite pour pallier aux problèmes de sensibilité des schémas existants, tout en permettant une montée en ordre. L'utilisation des méthodes de pas de temps local est aussi une option à considérer pour réduire le coût d'une simulation couplée. Une approche utilisant ce principe est validée sur des configurations académiques avant d'être appliquée à des configurations plus complexes pour démontrer ses gains potentiels. Enfin, pour reproduire le couplage entre plusieurs composants d'une turbomachine, l'utilisation de conditions limites plus réalistes peut également être envisagée. Ces nouvelles conditions limites issues de la décomposition modale d'une base de données enregistrée à l'interface chambre/turbine sont comparées à des conditions limites classiques dans le cas d'une simulation turbine isolée.</p>

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