Simulation en 3D du refroidissement des aubes turbine en mode de transfert de chaleur conjugue sur fluent –Ansys

Abstract

Résumé L’objectif de cette étude est de simuler l’écoulement du fluide compressible dans une aube similaire à celle d’une turbine à gaz. Nous somme intéressées principalement à la détermination de la distribution de pression et de la température autour de l’aube a fin de trouver un moyen d’amélioré les techniques de refroidissement des aubes turbines. L’architecture particulière de l’aube rend les simulations plus complexes dues à la variété des phénomènes induits par cet écoulement. Notre étude est basée sur des simulations dans le cas tridimensionnel avec le Logiciel « FLUENT » qui résout les équations de Navier-Stockes par la méthode des volumes finis. Des simulations numériques stationnaires (2D) ont été faites dans des conditions de turbulence permettant de comparer les caractéristiques des effets de la réflexion (R.B.C) et de non réflexion (N.R.B.C) des frontières limites. Beaucoup de simulation ont été faites pour comparer différents modèles d’où on à choisis le modèles à deux équation (realizable k – ε), notre bute et de faire la simulation numérique en 3D pour comparer nos résultats et de mieux voire les phénomènes induits par cet écoulement, Les résultats obtenus pour tous les cas considérés ont donnés des champs de pression et de température satisfaisants. Les phénomènes physiques tels que le développement du sillage, les zones de développement des couches limites, la variation du coefficient de frottement et la zone de production l’énergie cinétique turbulente,…etc. ont tous été captés par la présente simulation d’où dans cette dernière partie viennent enrichir et compléter les études actuellement menées sur le sujet. Les résultats préliminaires obtenus sont en bonne concordance avec l’expérience.

Abstract The objective of this study is to simulate the flow of compressible fluid in a manner similar to that of a gas turbine blade. We are primarily interested in determining the distribution of pressure and temperature around the dawn end to find improved cooling techniques turbine blades means. The unique architecture of the blade makes the most complex simulations due to the variety of phenomena induced by this flow. Our study is based on simulations in the three-dimensional case with the software "FLUENT" which solves the Navier-Stokes equations by the finite volume method. Numerical simulations stationary (2D) were made under conditions of turbulence to compare the characteristics of the effects of reflection (RBC) and non-reflection (CBRN) limits borders. Many simulation has been done to compare different models from which to choose on the two equation models (realizable k - ε), our butts and make a 3D computer simulation to compare our results and even better the phenomena induced by this flow, the results for all cases considered are given in the fields of pressure and temperature satisfactory. Physical phenomena such as the development of the wake, development areas boundary layer, the variation of friction coefficient and the area of production of turbulent kinetic energy, ... etc. were all captured by this simulation where in the latter part enrich and complement the current studies on the subject. Preliminary results are in good agreement with experiment.