Caractérisation aérothermique d’un échangeur de chaleur surfacique implémenté en veine secondaire

Aerothermal characterisation of a surface heat exchanger implemented in a turbofan by-pass duct

• Auteur / Autrice : Matteo Gelain
• Direction : Olivier Gicquel, Ronan Vicquelin, Alexandre Couilleaux, Marc-Paul Errera
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance le 26/11/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : référent : CentraleSupélec (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Benjamin Rémy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Gicquel, Eva Dorignac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Gicquel, Pierre Sagaut

Mots clés

Mots clés contrôlés

Avions -- Turbofans

Échangeurs de chaleur

Aérothermodynamique

Mots clés libres

Couplage Aérothermique

CFD

Échangeur de chaleur

Turbofan

LES

WMLES

Conjugate Heat Transfer

CFD

Heat Exchanger

Turbofan

LES

WMLES

Résumé

Les configurations innovantes de moteur d’aviation civile amèneront à d’importantes réductions de consommation de carburant. Actuellement, chez Safran Aircraft Engines, des nouveaux concepts tels que le Geared Turbofan et l’Open Rotor sont étudiés attentivement. Ces concepts sont caractérisés par des architectures de plus en plus complexes qui nécessitent d’être lubrifiés et refroidis. Par conséquent, les systèmes de gestion thermique sont un module fondamental des moteurs d’aujourd’hui. Dans cette thèse, on s’intéresse aux surface air-cooled oil coolers (SACOC). Un SACOC est généralement composé d’une sérié d’ailettes orientées dans la direction de l’écoulement. La source chaude est représentée par le lubrifiant du moteur. Le premier objectif de la thèse est de caractériser les interactions aérothermiques qui ont lieu entre le SACOC et le flux secondaire. Le deuxième but est de se doter de méthodologies prédictives, validées et accessibles qui permettent d’étudier ces interactions.

Innovative civil aircraft engine configurations of the present and of the future are leading to important reductions of fuel consumption. At Safran Aircraft Engines, new concepts like the Geared Turbofan and the Open Rotor are currently under attentive study. These concepts are characterised by an increasingly complex architecture that demands lubrication and cooling. Thermal management systems, therefore, are a fundamental module of modern engines. In this work, we take an interest in surface aircooled oil coolers (SACOC). Common SACOC are composed of a series of staggered fins, aligned along the direction of the by-pass duct flow. The hot source is the engine lubricant. The objective of this thesis is twofold. The first goal is to characterise the aerothermal interactions taking place between the SACOC and the by-pass airflow. The second goal, is to provide predictive, validated and accessible methodologies for investigating such interactions.