Méthode de calcul méridien appliquée à la détermination des écoulements en turbines transsoniques multiétagées

Throughflow method applied to the calculation of flows in multistaged transonic turbines

• Auteur / Autrice : Christophe Saint-Pierre
• Direction : Francis Leboeuf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Turbomachines

Résumé

L’objectif de cette thèse est la mise au point d'une méthode de calcul méridien, pour simuler des écoulements transsoniques se développant dans des turbines multiétagées. Les codes de calcul tridimensionnels ne permettent pas encore de traiter le cas d'une machine multiétagée. Seule l'approche méridienne est capable de restituer certaines des interactions entre les différentes roues constituant la machine. Nous développons une méthode méridienne basée sur la moyenne dans la direction azimutale des équations du mouvement. Suite à la procédure de moyenne des équations, deux types de termes sources apparaissent: les forces de pression d'aubages, et les fluctuations azimutales. Dans le cadre de cette thèse, les forces de pression d'aubages sont des données du problème. Les effets des fluctuations azimutales sont négligés. L’intérêt de cette approche est que la vitesse azimutale est une inconnue du problème. Notre méthode doit donc être capable de fournir un résultat compatible avec la moyenne circonférentielle des résultats d'un calcul tridimensionnel complet. La discrétisation temporelle est basée sur un schéma explicite. Pour la discrétisation spatiale, nous employons les volumes finis, et un schéma décentré utilisant une séparation des flux convectifs basée sur la valeur locale du nombre de mach. Dans un souci de cohérence avec le schéma interne, les conditions aux limites sont traitées à l'aide des relations de compatibilité. Les résultats présentés montrent d'une part la qualité du schéma numérique de résolution, et la validité de la méthode lorsque les forces de pression d'aubages sont pleinement compatibles avec la géométrie de la veine considérée. D’autres résultats illustrent le couplage entre la méthode de calcul de l'écoulement moyen, et un module permettant de déterminer les forces de pression d'aubages