Développement d'une stratégie multi-physique pour la prédiction des phénomènes d'interaction rotor/stator dans les turbomachines aéronautiques

 

Alain Batailly

École Polytechnique de Montréal

 

Domaine : techniques, mesures et systèmes

Programme : Établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2016-2017

Ce projet porte sur la prédiction des phénomènes d'interaction rotor/stator générés par des contacts structurels entre les différents composants d'un moteur d'avion. Les constructeurs de moteurs accordent un intérêt grandissant à ces interactions dans un contexte où les nouveaux critères de conception imposent une réduction des jeux aubes/carter et favorisent ainsi les contacts structurels entre composants. L'effet cumulé de phénomènes structurels, thermiques, aérodynamiques et tribologiques observés lors de ces interactions justifie le développement d'une approche numérique prédictive et multi-physique pour l'analyse des interactions rotor/stator.

Ce développement est au cœur du projet de recherche proposé. Il comporte deux axes de recherche. Le premier se focalise sur la prise en compte des imperfections des roues aubagées pour la prédiction des interactions. Il s'agit notamment de comprendre dans quelle mesure ces imperfections impactent les interactions rotor/stator prédites et d'appréhender la robustesse de ces interactions vis-à-vis du degré de désaccordage du rotor. La possibilité de réduire les amplitudes de vibration lors d'une interaction grâce à un désaccordage volontaire du rotor est une des motivations fondamentales justifiant cet axe de recherche.

Le second axe de recherche proposé concerne la prise en compte des effets thermiques sur les propriétés mécaniques du matériau abradable habituellement déposé sur la surface intérieure du carter. De fortes élévations de température ont été observées expérimentalement à la suite de contacts aubes/carter répétés. Il s'agit notamment de proposer un modèle numérique susceptible d'apporter une explication aux phénomènes, jusqu'à présent incompris, observés sur plusieurs dispositifs expérimentaux.