Aérodynamique des turbomachines Machines centrifuges
Les compresseurs centrifuges couvrent une gamme d’application très large, intéressant des puissances de quelques watts jusqu’à plusieurs mégawatts. Ces compresseurs sont utilisés dans les turbines à gaz, les turbocompresseurs pour voiture ou encore les moteurs d’hélicoptères. Bien que les débits maximum soient plus faibles que ceux admis par les machines axiales, les taux de compression par étage sont en revanche beaucoup plus élevés (supérieurs à 10 contre 2 pour les compresseurs axiaux). Les rendements de ces machines dépassent aujourd’hui 90%. Cependant, en raison des changements de courbures et des effets technologiques, l’écoulement qui se développe dans ces compresseurs est particulièrement complexe. Les interactions qui existent entre la roue mobile et le diffuseur induisent des phénomènes instationnaires qui ne sont pas toujours bien compris. Le recours à la simulation numérique pour analyser ces mécanismes peut alors s’avérer indispensable.
Un programme de recherche commun entre l’Onera, Turbomeca et le LMFA vise à améliorer la compréhension de l’écoulement dans un compresseur centrifuge haute vitesse et à fort taux de compression. Les mesures effectuées par le LMFA sont confrontées aux résultats numériques obtenus par l’équipe Turbomachine avec une simulation 3D Navier-Stokes (code elsA). La topologie de l’écoulement dans la zone de jeu est bien mise en évidence par le calcul (fig. 1). Cette étude montre également comment les résultats issus d’une simulation numérique peuvent venir compléter les données expérimentales, en apportant notamment des informations là où les mesures sont impossibles.
Figure 1 : visualisation des lignes de courant dans la zone de jeu (calcul 3D)
