Stage - Développement d'Une Approche 2.5D de Conception de Bras Accroche-Flammes de Postcombustion H/F Safran

La stabilisation de flammes dans les systèmes de postcombustion des arrière-corps de moteurs militaires se fait traditionnellement par l'intermédiaire d'obstacles placés dans les gaz d'échappement du réacteur (air vicié, chaud, sous pression modérée). Ces obstacles, qui peuvent être radiaux (bras) ou azimutaux (anneau), appelés accroches-flammes, génèrent des zones de recirculation qui augmentent le temps de séjour des espèces réactives injectées et permettent la stabilisation de flammes dans le canal de postcombustion. A noter que la qualité de la pulvérisation du jet de carburant liquide (très souvent injecté par l'intermédiaire des bras accroche-flammes eux-même) et du mélange air/carburant conditionne directement la stabilité de la flamme et le rendement de combustion. Le système de postcombustion d'un moteur militaire permet ainsi d'augmenter grandement la poussée au détriment d'une augmentation importante de la consommation de carburant. L'utilisation est de fait réservée à des phases de vol spécifiques : décollage, accélération, vol supersonique.
Afin de développer de nouvelles technologies d'accroche-flammes, l'utilisation d'outils de simulation haute-fidélité 3D est essentielle. Les calculs CFD (RANS ou LES) permettent une compréhension tridimensionnelle des écoulements réactif et diphasique. Cependant, l'approche 3D systématique pour la postcombustion présente certaines limites : les domaines de calculs sont de grandes dimensions et complexes, les phénomènes physiques sont nombreux (atomisation, évaporation, combustion, recirculations, instabilités), ce qui peut freiner les itérations de design LES plus en amont et réduire le champ d'étude (effets technologiques, effets thermodynamiques...).

Dans le cadre de ce stage, il est ainsi proposé d'utiliser les codes LES YALES2 et AVBP pour la mise au point d'une méthode 2.5D de conception de bras accroche-flammes pour la postcombustion. L'objectif du stage sera de réaliser et analyser une collection de simulations 2D en aéro-combustion sur une technologie de bras accroche-flammes de référence (en réalisant plusieurs coupes 2D sur la hauteur du bras, méthode dite 2.5D, voire d'étudier également en 3D une coupe 2D extrudée sur une faible hauteur) et de comparer les résultats obtenus aux données de calculs 3D disponibles.

Les principales étapes du stage proposé sont les suivantes :
- Prise en main des outils numériques et bibliographie ;
- Réaliser et analyser des simulations LES 2D en aéro-combustion sur une géométrie de bras accroche-flammes de référence ;
- Comparer les résultats LES 2D obtenus avec une simulation LES 3D en aéro-combustion existante sur la géométrie de référence et analyser les écarts ;
- Post-traitement et synthèse des résultats ;
- Étendre la méthodologie à de nouvelles technologies pour éprouver sa robustesse ;
- Présenter les résultats obtenus au sein du bureau d'études.