Modélisation du transfert de la chaleur dans les propulseurs à réaction
Les moteurs à combustion, également appelés propulseurs à réaction ou moteurs à turbines à gaz, sont conçus pour consommer du carburant dans un processus à juste titre baptisé la combustion. Ils transfèrent de l'énergie chimique dans les liaisons maintenant les atomes de carburant ensemble en énergie mécanique pour fonctionner. L'ignition du carburant en présence d'oxygène produit des gaz d'échappement chauds. Ils sont canalisés dans un jet qui les accélère et entraîne la rotation des aubes de turbine, de la même façon que le vent fait tourner un moulin, fournissant la poussée nécessaire pour soulever l'avion. Les pressions économiques et environnementales encouragent le secteur de l'aérospatiale à développer des moteurs plus légers et plus efficaces produisant moins d'émissions et ayant des coûts de production et d'exploitation moindres. Des chercheurs européens se sont appuyés sur le succès du projet antérieur AITEB («Aerothermal investigations on turbine endwalls and blades») pour développer son successeur, AITEB-2. Leur objectif était de développer une conception de moteur à turbine aérothermodynamique menant à la réduction du poids du moteur, une commercialisation plus rapide, et moins de frais et d'émissions. Les scientifiques se sont concentrés sur l'interaction des gaz chauds avec des parois plus froides, le site de ce que l'on appelle le transfert de chaleur conjugué, un thème difficile pour lequel il a fallu développer plusieurs outils numériques, et notamment un solveur massivement parallèle. Deux études de cas ont été évaluées, une flamme et son interaction avec une paroi, et un flux de gaz chaud et leur interaction avec une aube de turbine. Les méthodes numériques complexes de dynamique des fluides computationnelle (DFC) développées pour le projet AITEB-2, dont le solveur de turbulence par simulation des grandes échelles (LES - large-eddy simulation), ont fourni des informations précieuses sur l'efficacité de la conception des turbines à gaz. D'autres études et optimisation numériques associées à des travaux expérimentaux ont le potentiel d'avoir un impact important sur le secteur de la conception d'aéromoteurs.
