Optimisation d'aubes de turbomachines : minimisation de la réponse vibratoire à la suite de contacts avec le carter

Parmi les stratégies prévilégiées par les constructeurs de moteurs d'avion pour améliorer le rendement global des turbomachines, la réduction du jeu radial entre les parties tournantes (rotor) et fixes (stator) est un axe de recherche prioritaire. Cependant, si cette solution diminue les pertes aérodynamiques, elle augmente aussi la probabilité de contacts entre les sommets d'aubes et le carter environnant, à tel point que ces phénomènes, auparavant considérés uniquement dans le cas de situations accidentelles, sont maintenant pris en compte dans des situations de fonctionnement normal. Pour cette raison, les interactions de contact entre les aubes et le carter doivent désormais être prises en compte dès les premières phases de conception des roues aubagées. Le contact aube/carter est un phénomème fortement non-linéaire et, à ce jour, il n'existe pas de critère pertinent permettant de discriminer les aubes selon leur sensibilité au contact. Dans une récente étude, il a été montré qu'une aube, qui avait précédemment été modifiée pour réduire sa sensibilité au contact, se différenciait principalement de l'aube initiale par sa consommation de jeu (une grandeur caractérisant l'évolution du jeu aube/carter alors que l'aube vibre selon son premier mode de vibration). Sur base de cette observation, le présent projet de recherche a pour objectif d'étudier la relation entre la consommation de jeu d'une aube et sa sensibilité au contact. Ce mémoire présente une procédure d'optimisation d'aube utilisant comme fonction objectif la consommation de jeu. Les paramètres d'optimisation utilisés sont les paramètres géométriques issus de la modélisation d'aube créée pour ce projet. L'algorithme d'optimisation mesh adaptive direct search est employé via le logiciel d'optimisation de boîte-noire NOMAD. La procédure d'optimisation est appliquée sur des aubes issues de la littérature. Les aubes obtenues présentent des consommations de jeu diminuées. Une analyse comparative est menée entre les aubes initiales et les aubes issues de l'optimisation en utilisant un outil de simulation de contact rotor/stator. La comparaison des résultats numériques permet de mettre en évidence la réduction des amplitudes de vibration post-contact pour les aubes issues de l'optimisation. De plus, la disparition de certaines vitesses critiques démontre bien une baisse de la sensibilité après optimisation des aubes.