Une approche 3D pour la paramétrisation de pales de turbosoufflantes transsoniques

La nécessité d'améliorer l'efficacité de la propulsion des turbosoufflantes modernes et l'augmentation rapide de la taille des soufflantes ont poussé les ingénieurs à concevoir cette composante de plus en plus précisément. En ce sens, l'approche utilisée jusqu'à ce jour dans l'industrie pour la conception de la géométrie des pales de la soufflante qui consiste à la paramétrisation 2D d'une série de sections distribuées dans la direction de l'envergure a atteint certaines limites. Le travail présenté dans ce mémoire tente d'améliorer cette approche en fournissant un contrôle tridimensionnel sur la géométrie. L'approche proposée pour la paramétrisation de pales de soufflantes présentée dans ce travail conserve les aspects principaux de la paramétrisation présentement utilisée et l'enrichit en lui ajoutant un contrôle et une continuité dans la direction de l'envergure. Ceci est accompli en remplaçant les divers paramètres contrôlant la géométrie des sections 2D par des splines qui décrivent l'évolution de ces paramètres dans cette même direction. Cette méthode permet donc d'avoir une continuité des paramètres de sections en sections et de contrôler plus efficacement les changements de la géométrie le long de l'envergure. Les différents aspects techniques de la paramétrisation actuelle et de l'approche proposée sont présentés dans ce mémoire. De plus, le passage entre la paramétrisation et la géométrie finale de la pale de la soufflante est aussi démontré. Un module de modification multi-niveau a aussi été développé afin de faciliter la modification d'une géométrie existante. Ce module est basé sur l'utilisation d'une fonction d'influence qui permet de modifier les distributions de paramètres de manière locale ou globale. Une validation de l'approche proposée est présentée par la reconstruction de la pale du rotor 67 de la NASA à partir de la nouvelle paramétrisation. La pale reconstruite est alors comparée à la pale de référence fournie par les travaux de Strazisar et al. [1]. Cette comparaison est faite tant au niveau de la qualité de la géométrie obtenue que des performances aérodynamiques. Géométriquement, la différence maximale entre les deux pales est de 0.108% relativement à la corde méridionale. Au point de vue des performances aérodynamiques, l'efficacité est conservée à 0.16% et le rapport de pression totale à 0.07%. De plus, les tendances générales du comportement de l'écoulement se comparent bien aux données expérimentales. Finalement, le module de modification multi-niveau est vérifié par la modification de la géométrie de la pale du rotor 67 de la NASA au niveau de l'épaisseur, de la distribution d'angle et de la longueur de la corde méridionale, et ce d'un point de vue local et global.