Développement d'un outil numérique pour la simulation du contact aube/carter

Pour augmenter les rendements, les constructeurs de turbines à gaz réduisent au maximum la distance entre les parties mobiles en rotation et le carter fixe environnant afin de limiter les pertes aérodynamiques. Les vibrations des aubes, principalement induites par la très grande vitesse de fonctionnement de ces moteurs et des flux d'air importants, vont conduire à des contacts aube/carter qui, malgré le dépôt d'un revêtement abradable, affectent considérablement la durée de vie des aubes. Au vu de la complexité des phénomènes étudiés tels que la prise en compte de modèles d'éléments finis, la gestion précise du contact, le calcul de l'usure du revêtement abradable et la prise en compte de potentiels effets dus aux grandes vitesses de rotation, les logiciels de modélisation numérique ne peuvent être utilisés. Ainsi, l'objectif de ce mémoire est de présenter un outil numérique, développé en Python, et dédié à la simulation de phénomènes de contact observés sur les aubes de turbines à gaz. Pour ce faire, une modélisation précise de l'aube, incluant les effets inertiels, est réalisée. Celle-ci nécessite la réduction du nombre de degrés de libertés, réalisée avec la méthode de CraigBampton pour assurer des temps de calculs raisonnables. Une approche temporelle est utilisée pour résoudre l'équation du mouvement pour obtenir à la fois le comportement transitoire et permanent. Cette résolution peut se faire avec ou sans prise en compte de l'usure et des forces aérodynamiques. La méthode des multiplicateurs de Lagrange est utilisée pour gérer le contact aube/carter. Finalement, différents modules de post-traitement sont développés pour permettre la détermination de vitesses critiques de fonctionnement et la visualisation des champs de contraintes dans l'aube. Lors développement d'un tel outil pour un partenaire industriel, il est essentiel de s'assurer qu'il fournit des résultats précis et fiables. De nombreuses vérifications ont été menées tout au long de ce projet pour assurer la bonne implémentation de l'outil. Finalement, une attention particulière a été portée à la rapidité de l'outil car un tel outil peut vite se révéler inutilisable s'il est trop lent.