Thèse CIFRE Modélisation comportement thermomécanique lors d'un contact rotor-stator H/F

2020-08-25T15:14:02.833

Key information

Mechanics
Research, design and development
Student
Bordes, Nouvelle Aquitaine, FRANCE
CIFRE, Full-time, 3 ans
Master Degree
First experience
SHE20-DT-50056600-83851

Job description

Dans le cadre de la conception d'un turbomoteur, les marges d'intégrité des disques de turbine sont calculées pour éviter les conditions de survitesse suite à une perte de charge connue sous le nom de « loss of load ».
La rupture du tirant moteur, dont sa fonction est de relier entre eux les composants tournants du générateur de gaz, génère un cas de perte de charge qui va conduire au désengagement entre le compresseur haute pression et la turbine haute pression (THP). Après ce désengagement, la turbine est toujours alimentée par l'air chaud stocké dans le moteur mais n'est plus soumise au couple résistif consommé par le compresseur. La différence de couple moteur/résistif peut alors conduire à une accélération de la turbine. Un mécanisme de freinage interne au moteur se met en place pour éviter la survitesse de la turbine et ainsi empêcher l'éclatement du disque (qui est l'élément le plus chargé en énergie cinétique). Un des contributeurs au freinage se situe au niveau des contacts radiaux axisymétriques impliquant l'abradable (stator) et les léchettes du labyrinthe (rotor).
Les interactions rotor-stator au niveau des joints labyrinthes, peuvent dans le cas de perte de charge conduire à des mécanismes de freinage qui empêchent de rentrer dans des conditions de survitesse. Mais dans d'autres cas peuvent conduire à des blocages non intentionnels des éléments tournants et ainsi amener à l'arrêt non commandé du moteur. Ce dernier cas est connu sous le nom de « rotor lock ».
La maîtrise des physiques mise en jeu lors des interactions rotor-stator au niveau des joints abradables est donc primordiale pour le développement des modèles phénoménologiques de prédiction du comportement dynamique du moteur en cas de « loss of load » ou de « rotor lock ».

Dans un premier temps, une étude bibliographique approfondie sera menée afin de connaître l'état de l'art sur le problème de la rupture des tirants, du « loss of load », du « rotor-lock » et du couplage thermomécanique. Ensuite, l'objectif principal de la thèse, sera de développer un modèle réduit phénoménologique et prédictif du comportement thermomécanique transitoire lors d'un contact rotor-stator dans une turbine d'hélicoptère au niveau des joints labyrinthes. Ce modèle servira à estimer les grandeurs physiques mises en jeu dans le phénomène de freinage qui fait suite à la rupture du tirant ou suite à un arrêt non commandé. Finalement, on s'intéressera aux phénomènes de contact et d'usure de l'abradable au niveau du labyrinthe, afin d'identifier et d'analyser les situations où ce contact est divergent. Un enjeu scientifique concerne notamment la prédiction de la puissance thermique dissipée lors de la prise de contact.

Job requirements

Vous êtes ingénieur de formation mécanique des structures et vibrations et recherchez une thèse CIFRE.

Vous êtes rigoureux(se) et autonome.

Specificity of the job

Vous serez amené(e) à réaliser les actions suivantes :

  • • Fournir une synthèse bibliographique décrivant l'état de l'art
  • • S'approprier les méthodologies existantes de modélisation du contact rotor-stator avec usure et frottement
  • • S'approprier des modèles de comportement thermomécanique transitoire et d'échange de chaleur entre deux corps avec partage de flux
  • • Développer un modèle phénoménologique thermomécanique de contact rotor-stator au niveau des joints labyrinthes
  • • Créer une base de données des simulations de cas de « loss of load » ou de « rotor lock » avec le modèle développé
  • • Contribuer au rayonnement scientifique par des publications techniques.

Company information

Safran Helicopter Engines

Safran is an international high-technology group, operating in the aviation (propulsion, equipment and interiors), defense and space markets. Its core purpose is to contribute to a safer, more sustainable world, where air transport is more environmentally friendly, comfortable and accessible. Safran has a global presence, with 81,000 employees and holds, alone or in partnership, world or European leadership positions in its core markets. Safran undertakes research and development programs to maintain the environmental priorities of its R&T and Innovation roadmap.

Safran is featured on the "Happy at work" rankings. The Group places fourth on the Capital ranking for best employers in France.

Safran Helicopter Engines is the world's leading manufacturer of helicopter engines, with more than 75,000 produced since being founded. It offers the widest range of helicopter turboshafts in the world and has more than 2,500 customers in 155 countries.

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