Le département turbomachine de ArianeGroup SAS cherche à améliorer sa compréhension dans le domaine du comportement vibratoire des disques rotor pour application aux turbines subsoniques spatiales. En particulier, les interactions rotor/stator associées à une excitation d’un mode de rotor par les forces de sillage du stator sont des phénomènes de réponse forcée difficiles à maitriser dans les turbines et elles peuvent être synonyme de la perte d’intégrité structurelle. Dans la maitrise du phénomène un rôle important est joué par l’amortissement structurel qui détermine au premier ordre l’amplitude de déplacement en résonance de la structure soumise à une sollicitation.
Aujourd’hui dans le but de réduire les couts de fabrication et d’assemblage, les designs de disques aubagés monoblocs (blisk) sont de plus en plus proposés pour les turbines spatiales. Ce type de design amène très peu d’amortissement structurel et il rend difficile d’éviter les problèmes d’interaction fluide-structure. Ainsi, il est crucial, par des approches expérimentales, d’approfondir des solutions techniques pour introduire de l’amortissement structurel sur des blisk turbine.
L’enjeu de la thèse réside notamment dans l’utilisation de l’Equipment d’excellence PHARE 1 (Plateforme macHines tournantes pour la mAîtrise des Risques Environnementaux) du LTDS de l’Ecole Centrale de Lyon, pour évaluer différentes solutions d’amortissement des blisk turbine à travers une campagne d'essais dédiée. L’Equipment PHARE 1 permet de mettre en rotation un composant rotorique à des vitesses de rotation comparables à celles de turbines spatiales dans une enceinte sous vide et au même temps gérer l’excitation des modes du composant de façon complétement indépendante par des patchs pièzo électriques. De plus l’équipement PHARE 1 est doté d'une instrumentation particulièrement précise et adaptée à l’évaluation de l’amortissement. Le même équipement a été déjà utilisé pour des études similaires pour des aubes de compresseur.
Cette thèse permettra ainsi d’évaluer différentes solutions d’amortissement mécanique, sans avoir l’impact de l’aérodynamique de l’écoulement et les résultats de cette thèse pourront également alimenter la démarche de validation de la chaine numérique en réponse forcée pour de disque turbine récemment mises en place chez ArianeGroup.
1/ Recherche bibliographique exhaustive des solutions d’amortissement pour des blisk turbine dans la littérature scientifique, acculturation aux turbopompes spatiales : T1 (Trimestre 1) et tout au long de la thèse.
2/ Mise à point des patchs piézo-électrique pour l’excitation des modes de pale (T2, T3, T4)
3/ En parallèle de l’étape 2, adaptation du banc expérimental pour une configuration similaire à celle d'une turbine spatiale (T2, T3, T4)
3/ Identification des solutions d’amortissement pour des blisk turbine (T5)
4/ Campagne d'essais de déverminage et d’évaluation de l’amortissement d’un blisk « standard » : (T6, T7)
5/ Mise en place des solutions d’amortissement identifiées
6/ Campagne d'essais sur les différentes solutions d’amortissement par rapport à différent type d’excitation : (T10, T11)
7/ Rédaction du mémoire de thèse et d'éventuels articles (conférence, journal scientifique) : (T11, T12)
=> Durée totale : 12 trimestres soit 3 ans
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For more Information about the topics and the co-financial partner (found by the lab !); contact Directeur de thèse - fabrice.thouverez@ec-lyon.fr
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Ingénieur mécanique bac + 5 avec compétences dans les thématiques suivantes :
Dynamique du rotor, mécanique vibratoire, interactions fluide/structure, dynamique non-linéaire
Appétence pour les essais.
LTDS
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