Modélisation de l'accrétion de glace dans les turboréacteurs en conditions cristaux

par Virgile Charton

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de Philippe Villedieu et de Claire Laurent.

Thèses en préparation à Toulouse, ISAE , dans le cadre de École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés , en partenariat avec ISAE-ONERA EDyF Energétique et Dynamique des Fluides (laboratoire) et de ONERA/DMPE Département Multi-Physique pour l'Energétique (equipe de recherche) depuis le 16-06-2017 .


  • Résumé

    Le givrage est un des phénomènes atmosphériques les plus sévères pour les aéronefs et les moteurs. Les évolutions récentes des exigences réglementaires ont étendu le domaine atmosphérique aux cristaux de glace. Pour ces conditions les moteurs d'avion doivent démontrer un fonctionnement robuste en vol. Contrairement aux gouttes en surfusion rencontrées en givrage standard, l'accrétion des cristaux de glace se produit jusqu'à très haute altitude et à température positive à l'intérieur du moteur. Les mécanismes associés sont complexes car ils font intervenir des couplages forts entre les cristaux et les champs aérodynamiques dans l'écoulement ainsi qu'à la paroi. L'objectif de cette thèse est de développer et valider des moyens de simulation et d'analyse permettant de prédire les accrétions générées par l'ingestion en vol de ces cristaux. Il s'agira notamment de développer les modèles pour la croissance de glace en 3D en étendant les modèles d'impact aux parois chaudes, en implémentant un modèle d'accrétion dans un code de film d'eau en paroi, et en tenant compte des effets d'érosion et de détachement. Dans un second temps, ces développements seront implémentés dans la chaine de givrage de l'ONERA. Les améliorations seront validées sur des bases d'essais académiques et moteurs en atmosphère de cristaux de glace.

  • Titre traduit

    Ice crystal icing modelling for turbojet engine


  • Résumé

    Icing has been identified as a serious issue since the start of aeronautics. The recent evolution of engine certification has extended the atmospheric domain to ice crystal. Under these conditions, aircraft engine manufacturers have to ensure a reliable in flight operability. Ice crystal accretion occurs at high altitude and with positive temperature, contrary to standard supercooled droplet icing issue. The mechanisms involved are complex with strong coupling between ice crystals, engine walls and aerodynamics fields. The purpose of this thesis is to develop and validate means of simulation and analysis to predict the accretion generated by ice crystal ingestion. This will include developing 3D ice growth models with hot-wall interaction, liquid film formation, and taking into account erosion and detachment effects. In a second time, these developments will be implemented in the ONERA icing suite. These developments will be validated on academic and motor test.