Etude aérothermique expérimentale et numérique d'un système de refroidissement de parois de chambres de combustion de turbines à gaz à faibles émissions polluantes

Experimental and numerical study of a low emissions gas turbine combustor wall cooling system

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Lopez-Velasco
• Direction : Son Doan-Kim, Jean-Jacques Vullierme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique, thermique, combustion
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers ; 1992-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermographie

Échangeurs de chaleur

Chaleur -- Convection

Thermique

Résumé

L'objectif de cette thèse est de concevoir et tester un dispositif qui permet d'intensifier le flux évacué par une double-paroi de chambre de combustion à faibles émissions polluantes. L'étude bibliographique a conduit à retenir le principe d'ailettes plissées en quinconce (Offset Strip Fins). Trois double-paroi OSF ont été testées sur un banc aérothermique au moyen d'analyseurs de gaz pour le calcul des coefficients de débit, capteurs de pression, thermocouples et thermographie infrarouge. Nous avons également réalisé des mesures de vitesses par vélocimétrie laser sur une maquette OSF à échelle 40. Un modèle simplifié 1D de calcul ou de dépouillement d'essais a été écrit. La confrontation entre résultats d'essais et calculs 1D et/ou 3D Fluent RANS a permis d'évaluer la corrélation de Manglik & Bergles portant sur les pertes de charge et le coefficient de convection d'échangeurs à ailettes OSF. Une méthodologie spécifique de dépouillement a été construite et une corrélation écrite.

The objective of this thesis is the conception and testing of a device which promotes the heat flux of a double-wall for low emissions combustion systems. The literature study prevailed the use of Offset Strip Fins (OSF) as heat flux promoter. Three double-wall with OSF have been tested in a combustion test cell equipped with: gas analysers, for calculating discharge coefficients, pressure sensors, thermocouples, and infrared thermometry. Velocity measurements on a 40 scale OSF also have been obtained by using Laser Doppler Anemometry. A simplified 1D model, capable of calculating temperatures profiles or analysing the experiments, is presented. The comparisons between the experimental results and the 1D / 3D RANS Fluent calculations permitted the evaluation of the Manglik & Bergles correlations concerning the pressure drop and the heat transfer coefficient of heat exchangers of the type OSF. After presenting the specific methodology of analysis a new correlation is derived.