Turbomachines

Ce cours vise deux objectifs principaux.
Le premier est de fournir au futur ingénieur en énergétique/aéronautique les outils théoriques principaux permettant la compréhension des écoulements dans les turbomachines. Le second est de lui permettre de mettre en oeuvre ces principes à travers une activité pratique de pré-dimensionnement d’un compresseur.
Quatre idées et principes clés pour la compréhension des écoulements dans les turbomachines structurent ce cours. Ces notions représentent des paliers dans la compréhension de ce type d’écoulement. Chacun peut être franchi de manière séquentielle et assure ainsi au futur ingénieur d’avancer toujours plus avant dans sa maîtrise du sujet.
Ces notions sont les suivantes:
•    Vues méridienne et aube-à-aube. Ces vues sont intrinsèquement liées aux écoulements dans les turbomachines. Si la vue méridienne est associée à la conservation de la masse, la vue aube-à-aube permet quant à elle d’envisager les échanges d’énergie au sein du fluide.
•    Triangle des vitesses. Dessiné dans la vue aube-à-aube, il permet de représenter directement les changements de direction du fluide sous l’effet du passage au travers du rotor et du stator. Comme nous le verrons, il s’agit d’un outil puissant d’analyse de ce type d’écoulements.
•    Théorème d’Euler des turbomachines. Il s’agit du théorème fondamental permettant de relier les échanges d’énergie à l’aérodynamique dans les turbomachines.
•    Equilibre radial. Les points précédents permettent d’analyser en détail l’écoulement au niveau du rayon moyen. L’équation de l’équilibre radial permet d’étendre cette analyse du pied à la tête de l’aubage.

Ces notions seront présentées en détail dans ce cours. Nous reviendrons également sur celles de rendement, de pertes et de similitude également très utiles à l’ingénieur. Ces idées et principes seront mis en oeuvre au sein d’un bureau d’étude de pré-dimensionnement d’un compresseur axial. Au cours de ce bureau d’étude, les travaux seront menés sur Matlab, par groupe de 2 élèves afin de permettre une meilleure acquisition des compétences associées au dessin préliminaire dans le respect d’un cahier des charges réaliste. Les élèves devront rendre un rapport de conception évalué à l’issu du cours. Pour permettre aux futurs ingénieurs de s’assurer de leur progression, des quizz seront proposés au début des séances. Par ailleurs, en fin de séance un temps sera réservé à un échange informel entre les étudiants et l’enseignant sous forme de questions/réponses.