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Thèse CIFRE : Analyse numérique des excitations aérodynamiques instationnaires en turbine F/H

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Mécanique des fluides Bordes Cedex , Nouvelle Aquitaine , France CIFRE Temps complet BAC+5 Jeune diplômé/Première expérience Anglais Courant
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Parlons de votre future mission

thèse : Analyse numérique des excitations aérodynamiques instationnaires sur les aubes de turbine en présence d'effets technologiques

Vous serez rattaché-e au sein de la Direction Technique de Safran Hélicopter Engines, au service Méthodes & Outils et en étroite collaboration avec les Bureaux d'études.

Les motoristes aéronautiques, dont Safran Helicopter Engines, souhaitent disposer d'outils de simulation fiables de l'écoulement au sein des moteurs afin d'améliorer leur conception. Afin de disposer d'une représentation numérique fidèle, il est nécessaire de pouvoir prendre en compte la complexité géométrique de ces machines ainsi que le caractère instationnaire des écoulements en présence. Les aubages sont en effet soumis à des perturbations aérodynamiques instationnaires provenant du défilement des aubages en amont et en aval mais également de la présence d'effets technologiques tels que les cavités au moyeu et au carter. Ces dernières ne sont généralement pas prises en compte dans les simulations aérodynamiques au cours du processus de dimensionnement mécanique et vibratoire des aubages, bien que leurs influences soient encore mal comprises et puissent s'avérer notable sur la physique de l'écoulement. Il devient donc important pour Safran Helicopter Engines de considérer l'influence de ces écoulements de cavité dans les simulations aérodynamiques et de pouvoir réaliser des estimations fiables des excitations aérodynamiques sur les aubages.

Ainsi, un objectif de la thèse est de mettre en place des simulations numériques instationnaires URANS permettant d'évaluer fidèlement les efforts aérodynamiques sur les aubes. La complexité géométrique des configurations étudiées impose l'utilisation de maillages non-structurés. Des précédents travaux [1] ont permis d'établir de bonnes pratiques de modélisation pour ce type de problème, dans un cadre stationnaire, pour l'estimation des performances d'un étage de turbine. Toutefois, l'interaction entre la cavité et les aubages est par nature instationnaire. Des études numériques poussées [2] ont été menées sur les instabilités de cavité mais n'ont pas pu être confrontées à des mesures.

Deux campagnes d'essais récentes seront disponibles dès le début de la thèse, et permettront de valider les résultats des simulations. La première est une configuration simplifiée par rapport à un étage de turbine réel, et fortement instrumentée. Elle permettra des analyses poussées et des comparaisons calculs/essais riches. La seconde campagne d'essais concerne un étage de turbine Haute-Pression de complexité industrielle testée sur un banc industriel. Elle permettra l'application à une machine représentative des moteurs réels.

La thèse s'effectuera majoritairement sur le site de l'ONERA de Meudon (Ile-de-France), au sein de l'équipe DAAA/H2T. Des passages de quelques mois sur le site de Safran Helicopter Engines à Bordes (Nouvelle-Aquitaine) sont à prévoir en début de thèse ainsi qu'en dernière année.

Et en complément ?

[1] F. Uncu, Thèse de doctorat, 2020-2023, Sorbonne Université
[2] E. Tang, I. Trébinjac, G. Ngo Boum, M. Philit, Aerodynamic interactions between a high pressure turbine stage and a shroud cavity, 2017, European Conference on Turbomachinery Fluid dynamics & Thermodynamics

Parlons de vous

Vous êtes titulaire d'un Master 2 ou équivalent.
Vous avez des compétences en mécanique des fluides, idéalement en aérodynamique. Des notions sur les écoulements en turbomachines seraient appréciées.
Des Notions du langage Python seraient un plus!
Vos capacités d'analyse et d'adaptation sont des atouts indéniables pour mener à bien vos missions.
Vous parlez anglais couramment.

Quelques précisions

- Déplacement en France à prévoir entre l'ONERA et Safran
- Déplacement à l'étranger dans le cadre de congrès internationaux (~1 semaine par année)

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Safran est un groupe international de haute technologie opérant dans les domaines de l'aéronautique (propulsion, équipements et intérieurs), de l'espace et de la défense. Sa mission : contribuer durablement à un monde plus sûr, où le transport aérien devient toujours plus respectueux de l'environnement, plus confortable et plus accessible. Implanté sur tous les continents, le Groupe emploie 76 800 collaborateurs pour un chiffre d'affaires de 15,3 milliards d'euros en 2021, et occupe, seul ou en partenariat, des positions de premier plan mondial ou européen sur ses marchés. Safran s'engage dans des programmes de recherche et développement qui préservent les priorités environnementales de sa feuille de route d'innovation technologique.

Safran est classé 3ème meilleur employeur mondial dans son secteur par le magazine Forbes en 2021.

Safran Helicopter Engines est le leader mondial de la motorisation pour hélicoptères, avec plus de 75 000 moteurs produits depuis sa création. La société offre la plus large gamme de turbomoteurs et compte 2 500 clients répartis dans 155 pays.

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