École Nationale Supérieure de
Techniques Avancées

Résumé

Lors du développement des moteurs aéronautiques, deux exigences doivent être prises en compte : obtenir toujours les meilleures performances et respecter la réglementation en matière de pollution. Pour réduire les niveaux de polluants, Snecma a fait le choix de la combustion pauvre. Les nouveaux moteurs font alors face au phénomène d’instabilité de combustion et les méthodes numériques utilisées jusqu’à maintenant dans l’industrie pour prédire le comportement de l’écoulement dans la chambre de combustion sont insuffisantes. Les simulations grandes échelles (LES), jusque là utilisées dans les laboratoires de recherche, permettent de prédire ces comportements. Dans un souci d’être capable de prédire la source des instabilités de combustion, Snecma a fait le choix d’industrialiser le code AVBP basé sur la méthode LES développé au CERFACS (Toulouse). Dans ce projet, ce code est utilisé pour pouvoir comprendre si les décollements en sortie du diffuseur observés expérimentalement peuvent être une source d’instabilité de combustion. Les simulations effectuées sont des simulations LES à froid, c’est à dire que les réactions chimiques ne sont pas prises en compte. Plusieurs secteurs de diffuseur ont été calculés pour tester l’influence des paramètres numériques sur les résultats. Également, les géométries sont de plus en plus complexes pour se rapprocher de la réalité. Une analyse de l’écoulement moyen ainsi qu’une analyse temporelle ont été données. Des décollements sont observés dans le contournement externe. Ces perturbations peuvent s’introduire dans le tube à flamme par l’intermédiaire des trous primaires et donc être une source d’instabilité de combustion. Dans le souci de tendre vers la réalité physique, le circuit de contournement a été ajouté au diffuseur. Il a été montré que cette configuration n’est pas valable, l’air doit s’écouler également dans le tube à flamme pour refléter ce qu’il se passe. La première partie de ce document introduit le lecteur aux enjeux écologiques et à la formation des polluants au sein de la combustion dans les turbines à gaz pour pointer une conséquence directe de la réduction de ces polluants : les instabilités de combustion. La seconde partie détaille le principe du code AVBP utilisé pour réaliser la simulation grande échelle. La troisième partie donne une méthodologie pour faire des simulations LES à Snecma. La dernière partie présente les configurations étudiées et les résultats obtenus.