Vers une modélisation combinée des échanges thermiques conductifs, convectifs et radiatifs dans des chambres de combustion aéronautiques

Towards a combined modelisation of conductive, convective and radiative thermal exchanges in aeronautical combustion chambers

• Auteur / Autrice : Olivier Guignard
• Direction : Marc Buffat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et thermique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des fluides et acoustique (Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique des fluides

Rayonnements

Combustion

Simulation par ordinateur

Mots clés libres

Echange thermique

Refroidissement

Convection

Chambre de combustion

Coefficient

Film

Couplage

Résumé

Le niveau de température atteint dans les turboréacteurs modernes menace la tenue mécanique des parois de confinement. Des prélèvements d'air sont nécessaires, qui pénalisent le rendement aérothermique global. Pour les optimiser, les concepteurs utilisent des descriptions numériques de plus en plus élaborées. Pour reproduire l'interaction entre les différents modes de transfert de chaleur significatifs, les codes de simulation associés doivent échanger leurs résultats. Mais les approches de type "couplage" demeurent très onéreuses sur le plan informatique. Des techniques de "chaînage" pourraient permettre d'approcher à coût réduit les propriétés thermiques de l'écoulement. Une méthodologie de détermination du coefficient d'échange convectif des films de refroidissement est ici examinée. L'étude théorique et une application pratique permettent de mettre en évidence l'erreur conceptuelle dont souffre cette méthodologie. Une proposition de substitution permet de corriger cette erreur.

The temperature levels reached in modern jet engines threaten the mechanical hold-up of confining walls. Air bleeding is necessary, which deteriorates the global aerothermal efficiency. In order to optimize it, designers use more and more elaborate numerical descriptions. In order to reproduce interactions between the various significant heat transfer modes, the corresponding simulation codes must exchange their outputs. However "coupling" type approaches remain very expensive from a computing point of view. "Chaining" type techniques could allow to approach the termal properties of the flow at a reduce cost. A methodology for the determination of the convection coefficient for cooling films is examined. Theoretical study and a practical application allow to underscore the conceptual error this methodology is suffering from. An alternative methodology is proposed to correct this error.