Étude du dégivrage électrothermique du bec de séparation et du premier étage statorique d'un compresseur basse pression

Abstract

Dans le but de garantir l'opérabilité des moteurs d'avion même par conditions climatiques difficiles, un système de dégivrage ou d'antigivrage est nécessaire. Plus précisément, l'objet de cette étude est de modéliser le comportement thermique du bec de séparation (splitter) et du premier étage statorique (IGV). Actuellement, cela est effectué en injectant en entrée du compresseur basse pression de l'air chaud prélevé en aval. Après une revue de l'état de l'art des moyens de dégivrage et d'antigivrage existants, le travail se concentre sur l'étude de dispositifs électrothermiques.

Un modèle de prédimensionnement bidimensionnel est développé pour permettre le placement des résistances à l'intérieur du splitter. Celui-ci est validé par comparaison avec un modèle analytique puis avec un logiciel commercial. Une reproduction de résultats expérimentaux est faite avec succès.

Deux méthodes sont envisagées pour dégivrer l'IGV. D'une part, en injectant la puissance par la base de l'aube et, d'autre part, en fournissant une chaleur volumique uniformément répartie à l'intérieur de l'aube. Ces deux versions font l'objet d'une modélisation distincte.

La version chauffée par la base dispose d'une solution analytique, ce qui permet une référence servant à la validation de modèles supplémentaires, soit un modèle instationnaire unidimensionnel et un modèle bidimensionnel de l'aube. Ceux-ci montrent que cette solution est très dépendante de l'épaisseur et de la conductivité thermique de l'aube.

La variante à puissance volumique uniforme au sein de l'aube est décrite par une coupe dans la longueur de l'aube. L'avantage de cette version est d'être, quant à elle, très peu dépendante de l'épaisseur et de la conductivité thermique de l'aube.

Un calcul CFD reprend la géométrie d'un banc d'essai et considère le splitter ainsi qu'une IGV. Plusieurs points d'essai sont modélisés et les résultats numériques concordent avec les mesures expérimentales de température au bord d'attaque du splitter. Ensuite la variation du coefficient convectif le long du splitter est confronté à un autre calcul CFD. Finalement l'évolution de la température le long de l'aube est considérée dans le cas d'une température imposée à sa base. Cette évolution est comparée à celle obtenue au moyen des modèles développés. Cette analyse met en lumière l'effet des différentes hypothèses de modélisation.