CIFRE : Modélisation d'ordre réduit pour la conception de compresseurs axiaux F/H

Job Description

L'ambition de réduire les émissions des avions est la principale raison qui motive le design de la prochaine génération de moteurs, et la conception efficace des compresseurs est un élément essentiel de ce processus, car le rapport de pression global du moteur a un impact de premier ordre sur l'efficacité du cycle moteur.

Lors de la phase de conception préliminaire d'un compresseur, des nombreuses itérations sur la géométrie des aubes sont nécessaires, et le coût de calcul reste un problème.

Pour cette raison, le développement de méthodes précises de modélisation d'ordre réduit reste un défi.

Une catégorie récente de méthodes d'ordre réduit est la méthode body force. Cette approche de modélisation repose sur le remplacement des pales réelles par une distribution de termes sources, qui reproduit les caractéristiques essentielles de l'écoulement, à savoir la rotation du flux et l'augmentation de l'entropie.

Cela permet une réduction significative des coûts car les pales ne sont pas réellement maillées et le calcul résultant est stable même dans les cas de distorsion d'afflux.

Au cours des dernières années, la communauté scientifique s'est essentiellement concentrée sur l'augmentation de la fidélité de l'approche BFM en recourant à des calibrages ad hoc, dans le cadre de simulations intégrées.

En d'autres termes, pour une géométrie donnée, un calibrage par rapport aux calculs sur une seule pale est effectué et le modèle calibré est utilisé pour des simulations complexes, telles que la distorsion du flux entrant ou les cas de moteur installés.

L'objectif de cette thèse est de développer un modèle body force pour la conception de compresseurs, où un recalage ad hoc ne peut pas être utilisé, et une formulation plus générale doit être développée.

Complementary Description

La thèse sera divisée en deux objectifs de recherche principaux : (i) comprendre les fondements et les principales hypothèses de modélisation, ainsi que les limites, des modèles body force et throughflow existants;

ii) créer une nouvelle approche qui, en exploitant une base de données résultant de simulations RANS, serait capable de surmonter ces limitations.

Les missions de la doctorante ou du doctorant seront :

• Revue de la littérature sur la modélisation body force et throughflow.
• Analyse des cas de tests pertinents pour l'évaluation du modèle.
• Création d'une base de données avec des simulations RANS classiques.
• Formulation d'un nouveau modèle d'ordre réduit et implémentation dans le code elsA.
• Validation du nouveau modèle sur des cas de compresseurs axiaux multi-étages d'intérêt pour les sociétés du groupe Safran, par comparaisons avec des résultats expérimentaux et de plus grande fidélité.

La publication des résultats dans des revues internationales est attendue ainsi que la participation à des conférences internationales et des évènements internes Safran.

Le début de la thèse est prévu pour Septembre 2024 et dure 3 ans.

Job Requirements

Formation : Niveau BAC+5 ; école d'ingénieur ou Master en aéronautique et / ou mécanique des fluides.

Ce sujet requiert de solides connaissances en aérodynamique des turbomachines et en mécanique des fluides, ainsi que de bonnes connaissance en méthodes numériques pour la CFD.

La connaissance de au moins un langage de calcul scientifique tel que python, fortran ou C++ sera appréciée. Des connaissances sur les techniques de réduction de modèle seraient un plus.

La candidate ou le candidat devra faire preuve d'une bonne autonomie, de rigueur, d'une forte capacité d'analyse et de synthèse, ainsi qu'un bon relationnel.

Specificity of the job

Le temps de la thèse sera partagé entre Safran (Magny les Hameaux) et DAEP / ISAE (Toulouse) avec des séjours réguliers et des déplacements à prévoir.

Des liens et déplacements dans les sociétés du groupe Safran seront envisagées.