Prédiction de l'érosion de cavitation par une méthode multi-échelle

Ce projet porte sur la prédiction de l'érosion de cavitation permise par l'implémentation d'un modèle numérique. Celle-ci doit permettre de déterminer quelles seront les zones les plus menacées par le phénomène ainsi que de quantifier de manière relative l'érosion de cavitation. Dans le domaine des turbines hydrauliques, la cavitation, caractérisée par l'apparition de bulles qui ont un pouvoir érosif lorsqu'elles implosent, a des conséquences néfastes pour les installations. En effet, des vibrations sont rencontrées, du bruit est engendré et des dégradations du matériel par érosion sont inévitables. Les machines sont alors endommagées, ce qui réduit leurs durées de vie. Bien que le phénomène soit connu, il convient de l'appréhender de manière suffisamment complète afin de le contraindre efficacement, notamment grâce au développement de nouveaux procédés. Ainsi, anticiper l'impact de l'érosion sur les surfaces matérielles est motivé tant par des raisons technologiques qu'économiques. Cette aspiration est néanmoins rendue difficile par le fait que le problème implique deux échelles distinctes : l'échelle de l'écoulement, dite macroscopique, ainsi que l'échelle des bulles, dite microscopique. Ce travail vise à mettre en place le modèle de prédiction choisi grâce à l'utilisation couplée de deux outils : un solveur fluide commercial (CFX), ainsi qu'un module Python. L'enjeu est ici de proposer une démarche numérique optimisée reposant sur ces dispositifs et permettant d'obtenir les résultats recherchés, à savoir la localisation ainsi que la quantification de l'érosion de cavitation pour la configuration à l'étude. Les étapes de validation ont été menées sur des cas d'étude constitués de profils d'aile dans des veines d'essai pour lesquels des résultats expérimentaux étaient disponibles dans la littérature. Une méthode hiérarchisée en plusieurs étapes détaillées ci-dessous a été suivie : 1. Détermination, mise en place et validation de la démarche relative à l'échelle macroscopique 2. Mise en place des calculs relatifs à l'échelle microscopique nécessaires à la détermination du coefficient d'érosion de cavitation 3. Visualisation des résultats et comparaison avec les données de la littérature