Thèse en cours

Modélisation multi échelle d'échangeurs thermiques de systèmes propulsifs aéronautiques
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Auteur / Autrice : Yanis Bendali
Direction : Benoît Goyeau
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Mécanique des fluides
Date : Inscription en doctorat le 01/03/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EM2C - Energétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion
référent : CentraleSupélec

Résumé

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Les échangeurs thermiques sont des composants essentiels des systèmes propulsifs en aéronautique, permettant à la fois de refroidir le moteur et de préchauffer le carburant pour augmenter les performances de combustion. Leur principe de fonctionnement fait appel à des transferts de chaleur entre différents fluides (huile, air, carburant) en écoulements parfois turbulents, séparés par des parois solides. La géométrie des parois et canaux est choisie de façon à optimiser les surfaces d'échange thermiques, menant à des structures locales périodiques telles que des arrangements d'ailettes, de tubes, ou de géométries plus complexes obtenues par fabrications additives. Cette complexité géométrique et physique locale représente actuellement un défi important à la prédiction des performances globales des échangeurs thermiques et à leur optimisation fonctionnelle dans l'industrie aéronautique. Réaliser des simulations numériques incluant un échangeur thermique dans sa totalité, est aujourd'hui inenvisageable avec une résolution détaillée de l'écoulement à l'échelle locale des surfaces d'échanges. Sans le développement d'une approche de modélisation des échangeurs thermiques à l'échelle macroscopique, la simulation de nombreux problèmes incluant des échangeurs thermiques ne peut être réalisée en raison du besoin en ressources de calculs largement incompatibles avec les capacités actuelles. Or pour le développement des prochains moteurs, réaliser des simulations numériques CFD intégrant l'échangeur dans sa totalité est un enjeu majeur. On peut citer notamment plusieurs applications d'intérêt: - Evaluer l'effet de la distorsion de l'écoulement en amont de l'échangeur sur les performances de celui-ci - Evaluer l'impact de l'échangeur sur la topologie de l'écoulement global en présence de distorsion etc... - Etudier le contournement de l'échangeur par une partie de l'écoulement ou en présence de plusieurs échangeurs ayant une perméabilité différente - Pouvoir effectuer une étude thermomécanique de l'échangeur