Large Eddy Simulations of Heat Transfer within Aircraft Engine Acoustic Treatments
Simulation aux grandes échelles des échanges thermiques dans les traitements acoustiques de liners aéronautiques
Résumé
The OPTIMA project, funded by DGAC for Airbus, focuses on two major issues for propulsion systems: thermal protection and thermal optimization. The thesis aims at setting high fidelity numerical modelling for acoustic treatment devices in order to better understand the heat transfer mechanisms they trigger which could potentially be used to enable the optimisation of heat exchanges in engine nacelles. The study uses Large Eddy Simulations (LES) and completes an experimental study performed by Institut Pprime, Poitiers (France). These modelling will aim at: 1. Validating the numerical methodology, based on the experimental results; 2. Validating choices made during the design of the test rig; 3. Extend the operating point domain studied with the test rig; In order to: 4. Increase the knowledge about the flow dynamics within nacelle acoustic treatments, complementarily to the experimental results; 5. Understand and control the role played by acoustic treatments in wall heat transfer; 6 Identify the parameters that impact the studied device performance. The LES tool used during the project is AVBP (co-developed by CERFACS). It is a solver for the compressible Navier-Stokes equations. Its high scalability on massively parallel machines allows to have access to high order predictions on unstructured meshes in reasonable restitution time. It is widely used in the combustion community, and is more and more used for intern aerodynamics, thanks to the recent adding of new functions for turbomachinery simulations.
Le projet OPTIMA finance par la DGAC pour le compte d’Airbus s’articule autour de deux enjeux majeurs que sont la protection thermique et la valorisation thermique dans les systèmes propulsifs des avions. L’objectif de la these est de mettre en place des modélisations haute fidélité des dispositifs de traitement acoustique pour comprendre les transferts thermiques ayant lieu dans cette zone, afin de permettre une éventuelle valorisation de l'énergie disponible au niveau des nacelles des moteurs. Basées sur des techniques de Simulations aux Grandes Echelles (SGE), ces modélisations sont complémentaires de résultats obtenus sur un banc d’essais installe a l’institut Pprime (Poitiers, France). Elles ont pour buts :1. De valider la méthodologie numérique choisie, en s’appuyant sur les résultats expérimentaux ;2. De valider certains choix faits dans la conception du banc expérimental ;3. D’étendre la plage des points de fonctionnement proposes lors de l'expérimentation ; Ceci afin :4. D’accroitre les connaissances sur les écoulements présents dans les traitements acoustiquesen paroi de nacelles, notamment en completant les resultats fournis par l’experimentation ;5. De comprendre et maîtriser le rôle des traitements acoustiques sur les échanges thermiques ;6. D'identifier les paramètres influençant les performances dans les dispositifs étudies.L’outil de Simulation aux Grandes Echelles utilise durant le projet est le code AVBP (développé par le CERFACS). Il s’agit d’un solveur des equations de Navier-Stokes compressibles. Son noyau numérique hautement scalable sur des machines massivement parallèles fourni des prédictions d’ordre élevé sur des maillages non structures. Son utilisation est très largement répandue dans la communauté combustion française et internationale et s’etend de plus en plus en aérodynamique interne notamment avec l’ajout récent de fonctionnalités pour les simulations de turbomachines.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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