Thèse CIFRE : Simulations aux grandes échelles : Développement de conditions aux limites pariétales F/H

Safran est un groupe international de haute technologie opérant dans les domaines de l'aéronautique (propulsion, équipements et intérieurs), de l'espace et de la défense. Sa mission : contribuer durablement à un monde plus sûr, où le transport aérien devient toujours plus respectueux de l'environnement, plus confortable et plus accessible. Implanté sur tous les continents, le Groupe emploie 83 000 collaborateurs pour un chiffre d'affaires de 19,0 mds d'euros en 2022, et occupe, seul ou en partenariat, des positions de premier plan mondial ou européen sur ses marchés. Safran s'engage dans des programmes de R&D qui préservent les priorités environnementales de sa feuille de route d'innovation technologique.



Safran est dans le top 30 des meilleurs employeurs mondiaux 2022 selon le magazine Forbes.



Safran Aircraft Engines conçoit, produit et commercialise, seul ou en coopération, des moteurs aéronautiques civils et militaires aux meilleurs niveaux de performance. La société est notamment, à travers CFM International*, le leader mondial de la propulsion d'avions commerciaux court et moyen-courriers. Dans le domaine de la propulsion militaire, la société a intégralement conçu développé et produit le M88 et le M53 qui équipent respectivement le Rafale et le Mirage 2000 et sera intégrateur du moteur du futur avion de combat européen.

Descriptif mission

Afin de répondre à des exigences de performance élevées, les motoristes aéronautiques, dont Safran Aircraft Engines, développent des composants subissant des contraintes thermomécaniques de plus en plus sévères. Les aubages de turbine sont ainsi soumis à des conditions de température de gaz supérieures à la température de fusion du matériau. Des systèmes de refroidissement sont donc intégrés au design de ces aubages, en particulier le « film cooling » : celui-ci consiste à multiperforer le profil aérodynamique de l'aubage, et d'émettre un air frais générant un film protecteur.



La performance de ce système de refroidissement dépend de nombreux paramètres géométriques et aérodynamiques, modélisables au travers de simulations numériques haute-fidélité (Simulations aux Grandes – SGE). La mise en œuvre de telles simulations peut représenter des coûts de calculs importants.



Aussi les objectifs de la thèse sont de développer une méthodologie permettant de simuler fidèlement les injections de film cooling avec du refroidissement projeté et non via maillage des multiperforations. Pour cela, trois axes seront traités, en s'appuyant sur une modélisation de ventilation projetée développée par le centre de recherche CERFACS :

I) Définition d'une pratique de maillage permettant de diminuer la sensibilité des résultats à la résolution en maillage

II) Intégration des profils de vitesse au sein des injections afin de représenter plus fidèlement la dynamique de l'écoulement.

III) Développement d'une condition aux limites isoflux et projection permettant d'évaluer la performance du film cooling