Résumé du projet

Les parois de la chambre de combustion des moteurs d'avion ou d'hélicoptère doivent être refroidies pour éviter qu'elles se détériorent rapidement. Ceci est réalisé en entourant cette chambre par une seconde chambre contenant de l'air extérieur mis sous pression. Cet air peut de cette façon être injecté par des perforations de petite taille, de l'ordre du millimètre, réparties de façon régulière et disposées en quinconce. Des trous de plus grande taille peuvent aussi exister à l'intérieur de la zone comportant les petites perforations.

Ces perforations réalisent un couplage des deux chambres qui peut modifier les modes acoustiques de la chambre interne. Cette modification, à son tour, peut engendrer des instabilités de la combustion qui entravent le bon fonctionnement du moteur.

La simulation numérique de ce type de phénomène est de ce fait un enjeu industriel majeur. Cependant, le phénomène multi-échelle, résultant de cette configuration géométrique, rend impraticable une approche basée sur une simulation numérique directe. Dans les codes actuels, seuls, en effet, les trous de grande taille peuvent et sont maillés dans le cadre d'une résolution par éléments finis. Les perforations de petite taille sont simplement ignorées.

C'est ainsi un enjeu aussi bien industriel que scientifique que de pouvoir inclure dans les simulations les effets des petites perforations, à un coût en calcul et en personnel, qui resterait du même ordre que celui des codes, qui ne prennent pas en compte les petites perforations.

Activités IMT

  1. Définition d'un modèle condition d'impédance bi-côté pertinent sans prise en compte de l'écoulement
    1. Définition d'une situation géométrique simplifiée suivant les configurations transmises par la SNECMA.
    2. Analyse asymptotique de la réflexion et de la transmission d'une onde plane à incidence quelconque par une plaque perforée infinie avec des perforartions périodiques.
    3. Confrontation avec les résultats expérimentaux de l'ONERA et simulations directes du CERFACS.
  2. Application des modèles de type condition d'impédance bi-côté sans prise en compte de l'écoulement à une cavité à paroi perforée
    1. Application à la détermination des fréquences de résonance et des coefficients d'amplification des modes.
    2. Etudes en collaboration avec le CERFACS et la SNECMA.
  3. Modélisation par sources ponctuelles
    1. Reprise des activités 1. et 2. ci-dessus dans le cadre de ce type de modélisation
  4. Modèles avec prise en compte de l'écoulement
    1. Modèle d'écoulement de type Stokes harmonique : définition des paramètres en collaboration avec la CERFACS et l'ONERA.
    2. Ecriture des modèles.
  5. Application des modèles avec prise en compte de l'écoulement à une paroi perforée.
  6. Reprise des études des points 2 et 3 ci-dessus dans le cadre de ce type de modélisation.

Activités CERFACS

  1. Implantation des modèles de paroi perforée dans le code AVSP
  2. Calcul acoustique autour d'une paroi perforée avec et sans modèle
  3. Calcul numérique autour d'une paroi perforée
  4. Tests sur cas réels Reproduction des données expérimentales ONERA à l'aide des modèles fournis par l'IMT Evaluation de l'impact sur la détermination des modes résonants et de leur coefficients d'amplification

Activités ONERA

  1. Modification et adaptation du système expérimental
    1. Pouvoir soumettre une paroi perforée à un écoulement ou à une onde incidente rasante
    2. Pouvoir acquérir des champs de vitesse acoustiques ou aéroacoustiques de part et d'autre de la paroi
  2. Essais sans écoulement
  3. Essais avec écoulement
  4. Essais avec écoulement et gradient de pression

Activités SNECMA

  1. Définitions des configurations pour les calculs acoustiques et aéroacoustiques intervenant dans d'autres tâches
  2. Implantation des modèles bi-côté dans le code AVSP
  3. Simulation numérique acoustique d'une paroi multi-perforée infinie avec une onde incidente plane normale à la surface (la simulation d'une incidence quelconque ne devrait pas être plus complexe (éventuellement collaboration IMT/SNECMA sur ce point))
  4. Application des modèles à l'étude d'un moteur industriel.

Mise à jour : 2013-01-22