Analyse expérimentale et numérique de traitements de carter sur l’opérabilité d’un compresseur axial F/H

Job Description

Thèse CIFRE : Analyse expérimentale et numérique des effets de traitements de carter sur l’opérabilité d’un compresseur transsonique en vue de leur optimisation.

Le rendement (conversion d’énergie efficace) et l’opérabilité (robustesse aérodynamique aux régimes transitoires) sont deux caractéristiques déterminantes pour la conception des compresseurs aéronautiques. L’opérabilité des compresseurs modernes peut être fortement limitée par les phénomènes aérodynamiques apparaissant en tête de roue mobile (tourbillon de jeu). Une solution passive prometteuse, dites « traitement de carter », consiste à introduire des cavités dans le carter au droit de la roue mobile limitante. L’effet principal recherché est alors d’augmenter la marge au pompage.

Il existe encore de nombreux incompris dans le détail du mode d’action de cette technologie, notamment car les méthodes numériques peinent à reproduire leurs effets (locaux et globaux) et que peu de données de validation expérimentales sont disponibles.

Le module ACTIV (compresseur transsonique de recherche) a été développé par Safran Tech, le centre R&T de Safran Group, afin de disposer d’un moyen d’essai compresseur représentatif de l’état de l’art dédié à l’étude des traitements de carter. Cette thèse est la première envisagée sur ce module et permettra d’en analyser finement les premiers résultats expérimentaux.

Les objectifs de la thèse sont les suivants :

• Assister la mise en place d’essai sur compresseur haute vitesse (banc 2 MW) et en maitriser les techniques de mesures.
• Mettre en place et analyser une base de donnée expérimentale comparant les effets de plusieurs traitements de carter prédéfinis, pour validation de calcul.
• Définir une méthodologie numérique adaptée à l’optimisation de traitement de carter.
• Dégager des règles de conception de traitement de carter adapté à l’aérodynamique local.
• Améliorer la compréhension du couplage entre traitement de carter et écoulement principal, et son impact sur les performances du compresseur.

Cette thèse, très riche, sera une excellente formation car amènera le doctorant à maitriser de nombreux axes méthodologiques (analyse d’essai, développement de codes, analyse de simulation numériques, analyse phénomènologique) et scientifiques (fonctionnement de compresseur subsonique/transsonique, apparition d’instabilités de différentes nature, compréhension d’aérodynamique locale et interaction dynamique entre différentes régions d’un écoulement…).

Complementary Description

Le/la doctorant(e) sera intégré(e) au pôle Energie & Propulsion de Safran Tech, le centre R&T du groupe Safran. Ce pôle rassemble une quarantaine d’ingénieur-chercheur travaillant sur des thématiques de R&D transverses, des futures architectures propulsives aux échangeurs de chaleurs innovants en passant par les carburants du futur (SAF, Hydrogène). Le/La doctorant(e) sera intégré(e) dans l’équipe aérodynamique turbomachine, dans un environnement intellectuel stimulant.

Cette thèse est établie en collaboration entre Safran Tech (région parisienne, Châteaufort 78117), et le LMFA (Laboratoire de Mécanique des Fluides et Acoustiques, Ecole Centrale de Lyon, Ecully 69130).

La majorité des travaux se dérouleront au LMFA, laboratoire qui abrite le module ACTIV et où les essais seront réalisés. Des déplacements ponctuels sur le site de Safran Tech sont à prévoir, ainsi qu’une période de présence sur site en début de thèse. Des déplacements pour conférences (en France et à l’étranger) sont également à prévoir.

Job Requirements

• Un diplôme de master / école d’ingénieur ou équivalent
• De solides connaissances en mécanique des fluides, mathématiques pour les sciences de l’ingénieur, thermodynamique
• Une attitude volontaire et curieuse
• Une appétence pour le travail expérimental et la simulation numérique
• La maitrise du français et/ou et la maitrise de l’anglais
• La volonté de travailler en interface académique / industrie pour un projet à fort enjeu pour le groupe Safran

idéalement,

• Une expérience en travail expérimental en contexte turbomachine
• Une expérience en informatique scientifique (Linux / Python / CFD) en contexte turbomachine

Specificity of the job

La majorité des travaux se dérouleront au LMFA, laboratoire qui abrite le module ACTIV et où les essais seront réalisés. Des déplacements ponctuels sur le site de Safran Tech sont à prévoir, ainsi qu’une période de présence sur site en début de thèse. Des déplacements pour conférences (en France et à l’étranger) sont également à prévoir.

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