Amélioration de l’efficacité du refroidissement par l’usage d’une dune de Brachane

Abstract

Les techniques de refroidissement des aubes de turbine à gaz telles que le refroidissement par film ont permis d'améliorer les performances aérothermiques de cette machine, en particulier, dans le domaine des transports (moteurs d'avion, systèmes de production d'énergie électrique…etc.). Les deux principaux objectifs de cette thèse étaient d’étudier l’influence des deux nouveaux concepts inspiré des dunes de sable associées avec des trous soeurs (SH-BDSR) et (SH-BDSC) sur les performances de refroidissement par film, et de présentés l’influence de ces deux géométrie sur le phénomène physiques, tels que le décollement du jet et les deux vortex tournant en sens inverse l'un par rapport à l'autre. Quatre taux d'injection étaient pris en compte (M = 0,5, M = 0,85, M = 1,00 et M = 1,50). La présente étude est réalisée à l’aide du code de calcul ANSYS CFX.14 basé sur la méthode des volumes finis. La turbulence est approximée par le modèle RNG k-ε. Les résultats de la simulation numérique sont validés avec ceux des données expérimentales disponibles, une bonne concordance à été notée. Les résultats montrent aussi que les deux configurations, (SH-BDSR) et (SH-BDSC) peuvent améliorer l’efficacité de refroidissement par film. The cooling techniques of gas turbine blade such as film cooling have improved aero-thermal performance of this machine, particularly in the transportation field (aircraft engines, electric power generation systems,…etc.). The two main objectives of this thesis are to study the influence of the two new concepts inspired by sand dunes associated with sister holes (SHBDSR) and (SH-BDSC) on film cooling performance, and presented the influence of these two geometries on the physical phenomenon, such as the detachment of the jet and the counter rotating vortex. Four blowing ratios were taken into account (M = 0.5, M = 0.85, M = 1.00, M = 1.50). The present study is carried out using the ANSYS CFX.14 code based on the finite volume method. The turbulence is approximated by the RNG k-ε model. The numerical simulation results are validated with those of the available experimental data, a good agreement was noted. The results also show that both configurations (SH-BDSR) and (SH-BDSC) can improve the film cooling efficiency. تقنيات التبري د لشفرات التوربينات الغازية مثل التبريد الطبقي قد حسنت الأداء الحراري لهذه الآلة، خاصة ف ي مجال النق ل )محركات الطائرات، أنظمة توليد الطاقة الكهربائية... إلخ(. يتمثل الهدف ان الرئيسيان لهذه الأطروحة ف ي دراسة تأثير المفهومين الجديدين المستوحيين من الكثبان الرملية المرتبطة بالثقوب الشقيقة وعرض تأثير هذي ن على الظاهرة الفيزيائية مثل انفصال الطائرة ودوامة التدوير المضادة. تم (SH-BDSC) و(SH-BDSR) الشكلي ن تم إجراء الدراسة الحالي ة .(M = 0.5, M = 0.85, M = 1.00, M = أخذ أربع نسب حقن من التدفق البارد ( 1.50 استنادًا إلى طريقة الحجم المنتهي .يتم تقريب الاضطراب بواسط ة ANSYS CFX. باستخدام برنامج الحساب 14 يتم التحقق من صحة نتائج المحاكاة العددية مع نتائج البيانات التجريبية المتاحة، وقد لوح ظ . RNG k-ε نموذج و (SH-BDSR) وجود اتف اق جيد. أظهرت النتائج أيضًا أن كلا الشكلان المطبقين على شفرات التوربينات الغازية يمكنهما تحسين كف اءة التبريد الطبقي . (SH-BDSC)