Développement d'une méthode d'analyse de sensibilité pour l'étude des interactions aube/carter

Améliorer les performances des turbines à gaz est une priorité des acteurs du secteur aéronautique et du secteur de l’énergie. Dans cet optique, les industriels cherchent à réduire le jeu entre les pièces en rotation et le carter environnant afin de limiter les pertes aérodynamiques. Par conséquent, lors du fonctionnement des turbines à gaz, la vibration des aubes, combinée à la réduction du jeu, entraîne des contacts entre les aubes et le carter. Ces interactions structurelles non linéaires ont des conséquences sur la durée de vie des aubes et doivent être prises en considération dans le processus de conception. Des outils numériques ont été développés à cette effet, pour venir compléter les études expérimentales. Entre les effets centrifuges, la gestion du contact ou encore l’usure du matériau abradable, les outils numériques prennent en compte un nombre important de paramètres, qui ont tous une influence plus ou moins grande sur la réponse du système. L’influence des différents paramètres est évaluée grâce aux analyses de sensibilité. L’objectif de ce mémoire est d’intégrer et de valider une méthode d’analyse de sensibilité dans le code IRS (Interaction Rotor Stator), qui est un outil numérique, développé en Python, dédié à l’étude des contacts aube/carter dans les turbines à gaz. La conduite d’une analyse de sensibilité au sein du code IRS nécessite la création d’un plan d’expérience réalisée grâce à la méthode des hypercubes latins. Le schéma d’intégration temporelle, employé pour résoudre l’équation du mouvement, s’enrichit d’une nouvelle méthode de représentation du carter basée sur les séries de Fourier. Cette nouvelle méthode augmente encore le nombre de paramètre pouvant être pris en compte lors d’une analyse de sensibilité. Enfin, un module de post-traitement a aussi été implémenté, pour permettre la détermination des vitesses critiques et analyser plus finement les résultats de simulation. Ces différents développements sur l’outil numérique ne sont pas uniquement dédiés aux analyses de sensibilité sur les paramètres de simulations. L’apport des développements a aussi été constaté lors de la conduite d’une étude sur des aubes industriels en collaboration avec l’entreprise Siemens Energy. Les résultats de cette étude ont mis en lumière des interactions particulières de l’aube avec le carter et ont en partie guidé le choix des paramètres étudiés dans le cadre de l’analyse de sensibilité.