Simulation numérique du refroidissement par Jets d’impact dans les aubes turbines

Abstract

Résumé L’impact de jets est largement utilisé aujourd'hui dans l'industrie car ils génèrent d'importants transferts de chaleur et/ou de masse. Pour le refroidissement de la surface interne d'une aube de turbine, dans la région à mi-corde, la courbure est si faible que l’on peut, en première approximation, considérer que les jets frappent une paroi plane. Cette hypothèse n’est plus vraie au bord d'attaque où les jets viennent frapper une plaque courbe concave. Malheureusement très peu d’études concernent l’impact de jets sur des parois courbes. Nous avons entrepris, dans ce travail, l’étude aérothermique des jets d’impact sur une paroi plane et sur les aubes turbine. Ce travail contient une simulation de type CFD sur le logiciel FLUENT après avoir construire la géométrie dans le SOLIDWORKS et faire le maillage a partir du GAMBIT permettant l’obtention des différents contours (pression, nombre de mach et température) afin de traiter le problème de transfert de chaleur couplé contenant le refroidissement interne par impact de jet dans la chemise et le refroidissement externe par film protecteur en mode de transfert couplé .

Abstract Jet impingement cooling has been widely used in industry because of its ability to produce a high heat/masse transfer rate in a localised region. Effectively, for cooling a gas turbine blade inner surface, the curvature in the mid-chord region is so small that the jet impingement can be considered as an impingement on a flat plate. This hypothesis is wrong near the leading edge where the jet hits a concave curved plate. Unfortunately, there are few studies of the impinging jets on curved walls. In this work, we carried out an aero-thermal study for jets impingement cooling on a plane wall and on turbine blade. This work contains a simulation of the type CFD on the software FLUENT after having to build the geometry in the SOLIDWORKS and to make the mesh starting from the GAMBIT allowing obtaining various contours (pressure, Mach number and temperature) in order to deal with the problem of coupled transfer of heat containing internal cooling by impact of jet in the insulation and external cooling by protective film in mode of coupled transfer.