Prédiction du décrochage tournant dans les compresseurs axiaux multi-étagés

Le décrochage tournant est une instabilité aérodynamique dans un compresseur qui limite l'enveloppe d'opération et la performance des moteurs d'avion. Aucun outil générique n'existe pour prédire cette instabilité pour laquelle des prédictions imprécises faites avec des outils empiriques peuvent s'avérer très coûteuse en termes de réingénierie lors de la phase de développement d'un moteur d'avion. Dans la littérature, cette instabilité peut se manifester à partir de deux types de précurseurs. Le premier est une perturbation à grande longueur d'onde comparable à la circonférence du rotor, et le décrochage tournant qui en découle est connue sous le nom de décrochage modal. Il existe déjà un critère assez fiable pour le prédire. Le second et plus commun mais moins bien compris comme type de précurseur, est une perturbation à courte longueur d'onde ou ‘pip' qui est étroitement associé à l'écoulement de jeu, soit l'écoulement entre le sommet du rotor et le carter. Le décrochage tournant qui en résulte est connu sous le nom de décrochage pip. Deux critères associés à la formation d'une perturbation à courte longueur d'onde et basés sur la physique de l'écoulement furent découverts antérieurement et pourraient mener à un système générique et fiable de prédiction du décrochage tournant. Le premier critère est le débordement de l'écoulement de jeu en amont du bord d'attaque du rotor et le second est le refoulement de l'écoulement de jeu au bord de fuite du rotor. Ces critères et le mécanisme physique associé furent obtenus à partir de simulations numériques de l'écoulement (CFD) avec un code de recherche relativement simple sur un rotor isolé de compresseur axial à basse vitesse. L'objectif de ce projet est de vérifier l'aspect générique de ces critères pour des applications réelles en les validant numériquement avec un code CFD commercial et utilisé en industrie sur différents géométries de rotor axiaux et en présence d'autres rangées d'aubes dans un compresseur multi-étagé. Des compresseurs axiaux à haute et à basse vitesse ont été simulés avec le code ANSYS CFX. Dans un premier temps, la présence des critères dans un rotor isolé devait être revérifiée. Par la suite, l'ajout d'un stator en aval a été réalisé pour vérifier les conséquences de l'effet potentiel du stator sur ces critères. Finalement, l'environnement d'un compresseur multi-étagé fut simulé en ajoutant des entretoises en amont d'un étage de compresseur pour vérifier les conséquences sur les critères des sillages d'une rangée d'aubes en amont. Les résultats indiquent que le critère associé au débordement de l'écoulement de jeu en amont du bord d'attaque du rotor, évalué à partir d'un champ d'écoulement moyenné temporellement, serait générique.