Développement de méthodologies à coût modéré pour la simulation aérodynamique des open rotors

Development of Moderate-Cost Methodologies for the Aerodynamic Simulation of Contra-Rotating Open Rotors.

• Auteur / Autrice : Ignacio Gonzalez-Martino
• Direction : Michel Costes, Philippe Devinant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des Fluides Numériques
• Date : Soutenance le 19/05/2014
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : À renseigner Huberson, À renseigner Rivoalen, À renseigner Blanc, À renseigner Gerolymos, À renseigner Martinez-Botas, À renseigner Rodriguez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aérodynamique

Mécanique des fluides

Mots clés libres

Hélices Contrarotatives

Efforts 1P

Ligne portante

Mécanique des Fluides Numériques

Aérodynamique instationnaire

Open rotor

In-Plane Load (1P Load)

Résumé

Cette étude s'inscrit dans le domaine des moteurs à doublets d'hélices contrarotatives, aussi appelés open rotors. Elle a porté sur le développement des méthodologies à coût modéré pour la simulation aérodynamique des open rotors. Elle avait pour objectif, d'un côté, la mise en place et la validation de ces méthodologies rapides ; et d'un autre côté, l'approfondissement de la compréhension de l'origine des efforts dans le plan hélice, aussi appelés les efforts 1P. Pour le premier des objectifs, le code HOST-MINT, basé sur la méthode de la ligne portante a été adapté et amélioré pour la simulation de l'aérodynamique instationnaire des hélices et des open rotors. Des validations ont été réalisées avec succès par comparaison avec des données expérimentales et des simulations CFD plus avancées. Cette étude a ainsi ouvert des nombreuses perspectives d'application de ce type de méthodologies rapides dans la conception aérodynamique des futurs open rotors. En outre, cette méthode s'est révélée aussi adaptée pour d'autres domaines autour de l'aérodynamique, comme par exemple, pour les problèmes d'aéroélasticité ou pour les prédictions aéroacoustiques préliminaires.

This study is devoted to the development of moderate-cost methodologies for the aerodynamic simulation of open rotors. The main goals are, on one side, to develop and validate these rapid methodologies, and, on the other side, to better understand the mechanisms behind propeller in-plane loads, also called the 1P loads. To reach the first goal, the HOST-MINT code, based on the lifting-line theory, has been adapted and improved for the unsteady simulation of propellers and open rotors. The code has been assessed by comparison with experimental data and more complex and precise CFD simulations. Finally, the first developments and tests of a Lagrangian/Eulerian coupling strategy between HOST-MINT and the elsA CFD code have been performed. These studies enable to endeavor a number of applications of this type of rapid methodologies in the aerodynamic design of future open rotors. Moreover, these methodologies may be adapted for other domains linked to aerodynamics, such as aeroelastic problems or preliminary aeroacoustic predictions.