Mercredi 27 Mars 2019
- Modélisation de paroi en simulation des grandes échelles dans une turbomachine / Soutenance de thèse de Mathieu CATCHIRAYER
Doctorant : Mathieu CATCHIRAYER
Date de la soutenance : Mercredi 27 Mars 2019 à 14h00 / CERFACS 42 Avenue Gaspard Coriolis 31057 Toulouse ; Salle Jean-Claude André
Résumé de la thèse :
Au regard des défis énergétiques rencontrés par les motoristes aéronautiques, une meilleure compréhension des écoulements régissant leurs turbomachines est nécessaire. La simulation aux grandes échelles (LES) est une approche adaptée à cette quête d'innovation. Cependant, son coût de résolution d'une couche limite aux nombres de Reynolds rencontrés en aéronautique est prohibitif par rapport aux moyens de calcul actuels. Une manière de surmonter cette limitation est de recourir à une approche WMLES (Wall-Modeled LES). Elle consiste à ne résoudre que la zone externe d'une couche limite et à en extraire les données nécessaires à l'estimation des flux pariétaux par un modèle de paroi, qui va modéliser les effets de la zone interne. La WMLES ne dispose toutefois pas encore d'un niveau de maturité suffisant pour être appliquée sur des géométries industrielles. Cela s'explique notamment par l'absence d'un modèle de paroi adapté à de tels écoulements. L'objectif de cette thèse est ainsi d'accélérer l'emploi d'une approche WMLES pour prédire les écoulements présents dans les turbomachines. À cette fin, un modèle de paroi est développé : l'iWMLES (integral WMLES). Ce modèle est basé sur une résolution des équations de couche limite intégrales à partir de profils de vitesse et de température paramétrisés, ce qui lui permet d'être peu gourmand en ressources de calcul et simple d'utilisation. Dans un premier temps, l'aptitude de l'iWMLES à prendre en compte les effets de compressibilités, thermiques et de gradients de pression caractérisant les couches limites d'une turbomachine est démontrée sur des écoulements académiques. Il s'avère en particulier que l'iWMLES permet d'obtenir des résultats en accord avec les données de référence à un coût de calcul un à deux ordres de grandeurs plus faible qu'un modèle de paroi numérique supposant pourtant une physique pariétale plus simple. Finalement, l'iWMLES est appliquée sur un étage de compresseur axial, démontrant sa robustesse. De plus, en comparant les résultats avec ceux d'une LES, il est montré qu'une approche WMLES peut être considéré pour prédire l'écoulement dans de telles géométries. Toutefois, des erreurs importantes peuvent être générées selon la stratégie de maillage employée.
Mots Clés : WMLES, modèle de paroi, couche limite, turbomachine
Jury
Directeur de these M. Pierre SAGAUT Aix Marseille Université / M2P2
Rapporteur M. Éric LAMBALLAIS Université de Poitiers
Rapporteur M. Nicolas GOURDAIN ISAE-Supaero
Examinateur M. Sébastien DECK ONERA
Examinateur M. Franck NICOUD Université de Montpellier
Examinateur Mme Maria Vittoria SALVETTI Università Di Pisa
