Analyse des phénomènes de transport entre le jet et l'écoulement extérieur. Les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie sont écrites dans un repère curviligne base sur la trajectoire du jet. Détermination du champ de vitesse induit par le jet

L'objectif de cette thèse est le développement d'un modèle de calcul de l'écoulement visqueux se développant sur une aube de turbine en présence de film de refroidissement. Le refroidissement des étages haute pression des turbines aéronautiques est assuré par des injections discrètes de fluide froid à la paroi des éléments les constituant. La puissance actuelle des calculateurs ne permet pas un calcul complet de tels écoulements. Nous avons développé un modèle de calcul de l'écoulement visqueux se développant sur une aube de turbine en présence d'une ou plusieurs rangées de jets discrets. La périodicité de l'écoulement est utilisée pour réaliser un couplage entre un calcul de l'écoulement moyen transversal et un moèle de calcul de jets. Les équations tridimensionnelles sont integrées spatialement sur la distance séparant deux jets consécutifs. Des équations bidimensionnelles, moyennes en espace, sont obtenues. Elles contiennent des termes sources traduisant la présence des jets. Les termes sources sont determinés à l'aide du modèle de calcul de jets. Réciproquement, l'écoulement transversal, nécessaire à la réalisation du calcul de jets, est déduit du calcul de l'écoulement moyen. Les résultats présentés montrent que le comportement global d'un jet unique est correctement reproduit par le modèle. L'application de la méthode au traitement d'une rangée de jets se développant sur plaque plane permet d'obtenir le champ de vitesse tridimensionnel de l'écoulement. Cependant les limites de la méthode, notamment sur le plan thermique sont clairement mises en évidence. Enfin, l'évolution géometrique des jets disposés en rangée sur l'extrados d'une aube de turbine est correctement reproduite par le calcul

L'ACCROISSEMENT DE LA PUISSANCE UTILE RECUPEREE SUR L'ARBRE D'UNE TURBINE NECESSITE DES TEMPERATURES D'ENTREE ELEVEES. DANS LES TURBOREACTEURS MILITAIRES, LES TEMPERATURES D'ENTREE POUR LES TURBINES HAUTE-PRESSION SONT DE L'ORDRE DE 2000 K DANS LE PREDISTRIBUTEUR. DES NIVEAUX SIMILAIRES SONT PREVUS POUR LES FUTURS AVIONS SUPERSONIQUES CIVILS. UN SYSTEME DE REFROIDISSEMENT DES AUBES EST ALORS IMPERATIF. LA TECHNIQUE ACTIVE DE REFROIDISSEMENT PAR FILM D'AIR EST L'UN DES MOYENS LES PLUS EFFICACES DE DEPASSER LES TEMPERATURES MAXIMALES ADMISSIBLES PAR LES MATERIAUX. TOUTEFOIS, L'INTRODUCTION DE FLUIDE DE REFROIDISSEMENT DANS L'ECOULEMENT PRINCIPAL INDUIT UNE DIMINUTION DE L'EFFICACITE AERODYNAMIQUE. LE COMPORTEMENT AERODYNAMIQUE DES JETS TRIDIMENSIONNELS INTRODUITS DANS UN ECOULEMENT TRANSVERSAL EST DOMINE PAR LES TOURBILLONS DE DIFFERENTES ORIGINES QUI ACCOMPAGNENT LEUR DEVELOPPEMENT. UNE MEILLEURE COMPREHENSION DE CES TOURBILLONS, GRANDEMENT RESPONSABLES DU MELANGE, PEUT FAIRE PROGRESSER LES MODELISATIONS ET LES SIMULATIONS. DANS CETTE ETUDE NUMERIQUE, NOUS NOUS ATTACHONS A EXAMINER LA STRUCTURE DE CET ECOULEMENT TRIDIMENSIONNEL COMPLEXE PAR UNE ANALYSE DETAILLEE DE LA VORTICITE DANS DES CONFIGURATIONS DE BASE. LES SIMULATIONS SONT REALISEES GRACE AU CODE NAVIER-STOKES TRIDIMENSIONNEL CANARI DEVELOPPE PAR L'ONERA. UN CAS TEST EXPERIMENTAL DE REFERENCE EST SELECTIONNE ET DETAILLE QUI CONSTITUE UNE VALIDATION ET UNE BASE COMPARATIVE. A CETTE OCCASION, NOUS EXPOSONS LES MODIFICATIONS NECESSAIRES DU CODE DE CALCUL ET LES CONDITIONS D'EMPLOI CORRESPONDANTES. LES DIFFERENTS TOURBILLONS PRESENTS DANS L'ECOULEMENT SONT IDENTIFIES PAR UN SUIVI DE TRAJECTOIRES. UN SCHEMA NUMERIQUE DE POST-TRAITEMENT DE L'EQUATION DE BILAN DE LA VORTICITE EST DEVELOPPE ET APPLIQUE AU CAS DE VALIDATION AFIN D'IDENTIFIER LES MECANISMES MIS EN JEU LORS DE LA CREATION DES TOURBILLONS ET LORS D'INTERACTIONS ENTRE EUX. NOUS POURSUIVONS PAR UNE ETUDE DE L'INFLUENCE DES PRINCIPAUX PARAMETRES AERODYNAMIQUES SUR LES TOURBILLONS ET ETENDONS L'ETUDE AU CAS DE LA RANGEE DE JET, NOTAMMENT. ENFIN, LES CONCLUSIONS DE CETTE ETUDE SONT POSEES ET LES DEVELOPPEMENTS ET LES COMPLEMENTS ULTERIEURS ENVISAGES

Cette thèse présente une étude de la physique et de la modélisation des jets d'impact turbulent. Un code numérique original pour calculer l'écoulement incompressible, instationnaire a été développé. Il est implicite de 2ème ordre de précision en espace et en temps, basé sur la méthode aux volumes finis avec le maillage non-décalé. Les équations de quantité de mouvement sont résolues par la méthode ADI pour le champ de vitesse, pendant que la pression est obtenue en résolvant l'équation de Poisson avec les conditions aux limites de type Neumann par la méthode multigrille. La condition de compatibilité est respectée pour que la solution de l'équation de Poisson existe. Les équations de transfert des grandeurs de la turbulence sont résolues par la même méthode ADI. Toutes les équations sont découplées. Le jet d'impact plan, turbulent avec le nombre de Reynolds Re=6000 et la hauteur H/B=10 de Tsubokura et al. (1997) a été calculé par la méthode Semi-Déterministe avec quatre modèles de turbulence k-epsilon : STD, RNG, LS et LB. Bien que les résultats de calcul soient comparables assez bien avec ceux de l'expérience, cette étude a montré une faiblesse majeure des modèles : ils ne peuvent pas bien décrire les effets de faible nombre de Reynolds turbulent dans un écoulement ayant une configuration complexe. Cette insuffisance a été surmontée en utilisant le nouveau modèle proposé. A la différence de la plupart des modèles, les fonctions d'amortissement du nouveau modèle n'exigent pas la présence de paroi. Avec l'aide du nouveau modèle, la prédiction de la turbulence a été sensiblement améliorée. Les résultats de prédétermination des grandeurs moyennes (temporelles ou d'ensemble) d'un jet d'impact se trouvent aussi améliorés.

Du fait de la température élevée atteinte dans les chambres de combustion, les étages de turbine doivent être refroidis. les constructeurs de moteurs d'avions doivent disposer de programmes de calcul aérothermodynamiques pour optimiser le refroidissement par film des aubages. Un modèle de turbulence simplifie, valable pour les écoulements périodiques dans les rangées de jets tridimensionnels a été développé dans le cadre d'un modèle k-epsilon bidimensionnel. L’effet des jets de refroidissement est pris en compte a la fois de manière implicite par une formulation en moyenne d'espace, et de manière explicite par l'introduction de termes-source dans les équations. Les résultats du modèle, tensions de Reynolds, flux thermique turbulent, ont été compares a des résultats dans un cas d'écoulement se développant le long d'une plaque plane avec une rangée simple de jets pariétaux. Ces comparaisons montrent un bon accord dans les zones éloignées du sillage immédiat du jet