Contrôle actif du décollement dans un compresseur axial

Abstract

Les performances aérodynamiques dans les cascades d’un compresseur axial en 3D sont principalement influencées par les écoulements secondaires, tels que l’écoulement transversal sur la paroi latérale et le décollement de coin développé entre la paroi latérale (moyeu et carter) et l’aubage. Souvent, les écoulements secondaires peuvent produire un blocage aérodynamique et des pertes dans le passage du conduit. D’où, l’objectif de ce travail est d’effectuer une investigation numérique pour réduire le décollement de la couche limite tridimensionnelle et améliorer les performances aérodynamiques, par l’application d’une technique de contrôle actif par soufflage sur l’extrados ou sur la paroi latérale. Les calculs de l’écoulement turbulent stationnaire RANS (Reynolds averaged Naviers-Stockes) ont été effectués par le modèle de turbulence à deux équations k-ε réalisable. En raison du fort gradient de pression dans la cascade du compresseur, l’option «enhanced wall treatment» a été choisi pour modéliser la couche limite développée au niveau des parois solides. Une bonne concordance est trouvée entre les résultats numériques et les résultats expérimentaux, en particulier le coefficient de pression (𝐶𝑃) et le coefficient de perte de charge totale (𝜛). Une analyse topologique détaillée a conduit à une connaissance de la structure de l’écoulement et du comportement des zones de séparation. En se basant sur cette analyse, la fente de soufflage va être localisée à un point particulier de nature duale, qui représente un nœud de séparation et un col en même temps. En outre, trois configurations de fentes de soufflage sont étudiées pour contrôler le décollement; avec une configuration sur l'aubage et les deux autres configurations sont sur la paroi latérale. La première fente de la paroi latérale est située parallèlement à la surface supérieure de l'aube (extrados), et la deuxième est située perpendiculairement à la corde axiale de l'aube. Les résultats indiquent que l'utilisation des fentes sur l'aubage et sur la paroi latérale parallèle à l'extrados n'a aucun effet sur le décollement de coin. Par contre, l'utilisation de la fente sur paroi latérale perpendiculaire à la corde axiale s'est avérée la plus efficace et le décollement tridimensionnel a disparu complètement. Mots clés: Décollement, compresseur axial, cascade linéaire, contrôle actif, RANS.