Abstract FR:

Ce travail de thèse propose une nouvelle méthode de calcul des écoulements dans les turbomachines multiétagées, qui s'appuie sur le couplage d'un code de calcul méridien multiétage, et d'un code de calcul de l'écoulement 3D dans une roue isolée de turbomachines. Dans le cadre d'un calcul méridien stationnaire, la méthode développée permet de déterminer l'écoulement 3D stationnaire, dans chaque roue subissant l'influence des roues adjacentes, et s'avère équivalente aux méthodes de couplage direct 3d-3d. Egalement, l'aptitude du calcul méridien à simuler des écoulements instationnaires permet d'envisager la simulation des régimes transitoires, notamment les démarrages rapides de turbopompe spatiale. Le code de calcul méridien assure la résolution, stationnaire ou instationnaire, des équations d'Euler moyennées dans la direction azimutale, sur un plan méridien correspondant à un domaine multiétage. Le processus de moyenne azimutale génère trois termes, usuellement appelés force d'aubages, convection des pseudo-tensions azimutales, et énergie cinétique des fluctuations azimutales, qui apparaissent comme des termes sources pour le solveur méridien. Ils constituent le lien entre ce dernier, et les calculs 3d appelés périodiquement au cours de l'évolution en temps du calcul méridien, réalisés dans chaque roue indépendamment les uns des autres, en fonction des conditions limites amont et aval imposées par le calcul méridien. La méthode, développée dans un cadre général, a été particularisée au cas du code de calcul 3d stationnaire et incompressible caleche. La méthode ainsi mise en œuvre a d'abord été validée sur trois cas de roues isolées, dont une roue à pales intercalaires. Les résultats, jugés satisfaisants, ont montré que le principe de la méthode était acquis. Cependant, la précision apportée à chaque étape du couplage, et notamment à l'étape de reconstruction des termes sources, s'est avérée déterminante. La compatibilité du calcul méridien avec les calculs 3d a également pu être démontrée. La méthode a ensuite été utilisée sur une configuration d'étage axial, les résultats étant comparés avec ceux d'une méthode de calcul multi-étage, s'appuyant sur un couplage direct 3d-3d, et équivalente à notre méthode pour la configuration choisie. Encore une fois, la comparaison s'est avérée satisfaisante, permettant de conclure quant aux capacités de la méthode développée à être utilisée sur des configurations multiétagées complexes stationnaires. Finalement, nous avons montré que la méthode était techniquement apte à simuler des écoulements transitoires.