Blade row interference and clocking effects in a one and half stage turbine

• Auteur / Autrice : Nicolas Billiard
• Direction : Isabelle Trebinjac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Turbomachines
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon en cotutelle avec Rhode-Saint-Genèse (Belgique), Institut von Karman de dynamique des fluides
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des fluides et acoustique (Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Couche limite

Transfert de chaleur

Turbines à gaz

Résumé

Ce travail de recherche, principalement expérimental, consiste en l’étude et l’analyse de l’aérodynamique et du transfert thermique dans un étage et demi de turbine. Cette turbine est testé avec des nombres de Reynolds (106) et de Mach, ainsi que des rapports de température gaz/surface et gaz/refroidissant représentatifs de ceux d’une turbine HP utilisée en aéronautique. Les mesures de pression et de flux chaleur ont été accomplies de manière à obtenir les composantes stationnaires et instationnaires de l’écoulement. Une précédente étude réalisée au sein de l’Institut von Karman s’était intéressée aux interactions entre le distributeur amont et le rotor de l’étage haute pression. La présente étude met en avant l’interaction entre l’étage haute pression et le second stator au travers de la caractérisation des effets de clocking. Les conclusions de cette étude peuvent être directement utilisées par les concepteurs pour optimiser le positionnement d’un second stator en terme de rendement et de minimisation des fluctuations des efforts ou de la charge thermique appliqués par l’écoulement sur l’aubage.

The present research, mostly experimental, consists in investigating and analyzing the aerodynamic and heat transfer in a one and half stage turbine. The turbine is tested under engine representative Reynolds number (106), Mach number (0. 9), gas to wall temperature ratio (1. 5) and gas to coolant temperature ratio (2. 1). Pressure and heat flux measurements were performed in order to obtain both steady and unsteady components of the flow field. Previous investigations focused on the interaction between the inlet guide vane and the rotor of the high-pressure stage. The current work highlights the interaction between the high-pressure stage and the second stator by characterizing clocking effects. The findings of this study may be used by designers to optimiste the position of the second stator in terms of effieciency, blade force fluctuations or heat load minimization.