Abstract FR:

Afin d'améliorer le rendement thermique des turboréacteurs, les constructeurs aéronautiques augmentent la température en entrée de turbine. Les aubages de la turbine haute-pression sont alors soumis a des sollicitations thermiques dépassant les contraintes admissibles des matériaux, ce qui met en péril la durée de vie du moteur. Il est alors important de disposer d'un outil performant pour prédire les transferts de chaleur pariétaux. Les codes de calcul sont alors des solutions adaptées. La complexité de l'écoulement, en particulier son aspect turbulent, influence fortement les transferts de chaleur. Il est clair que la connaissance du régime de l'écoulement et de l'emplacement de la transition est alors indispensable pour une prédiction correcte des flux de chaleur a la paroi. Par conséquent, l'obtention d'une prédiction thermique fine sera liée à une modélisation correcte de l'aspect turbulent de l'écoulement. Dans le cadre des applications de turbines qui nous intéressent, une approche statistique de la turbulence est utilisée. Les modèles cinématiques implantés dans le code Navier-Stokes, tridimensionnel, stationnaire canari de l'ONERA (support numérique de notre travail) sont des modèles à deux équations de transport k - a bas nombre de Reynolds. Pour traiter l'aspect thermique de la turbulence, ces modèles sont associés à un modèle à nombre de prandtl turbulent pr#t constant. Ce modèle implique une hypothèse de similitude qui conduit à une prédiction thermique directement déduite de la prédiction cinématique de l'écoulement. Or, de nombreuses expériences et simulations numériques directes ont montré que le scalaire pr#t varie au sein de l'écoulement. Afin de nous affranchir de cette hypothèse de similitude, un modèle de turbulence thermique plus sophistiqué, à deux équations de transport, a été développé. Deux quantités turbulentes thermiques : #2 (la variance de la fluctuation de température) et # (le taux de destruction des fluctuations thermiques) sont alors transportées. L'implantation d'un tel modèle dans le code canari et sa validation, tant sur des cas fondamentaux que sur des configurations de turbines, ont été les objectifs précis de cette thèse. Nous avons mis en évidence que les modèles k - et #2 - # doivent posséder des structures très semblables afin d'assurer la stabilité du calcul. Nous avons également montré que le modèle #2 - # confère un caractère plus universel qu'un modèle à nombre de prandtl turbulent constant. Sur les configurations fondamentales, nous avons remarqué un apport significatif du modèle #2 - # quant à la qualité de la prédiction des flux de chaleur turbulents. Pour les configurations complexes, nous avons noté une sensibilité du modèle #2 - # à l'évolution du gradient de pression longitudinal.