SIMULATION PAR FLUENT DU REFROIDISSEMENT DES AUBES D'UNE TURBINE A GAZ

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1 SIMULATION PAR FLUENT DU REFROIDISSEMENT DES AUBES DUNE TURBINE A GAZ MT Mansor, N Belghar Faclé des scences e de la echnologe, Unversé del-oed Emal:hodaher@gmalcom RESUME Ce arcle concerne ne éde analyqe e nmérqe d refrodssemen de l abe d ne rbne à gaz Nos avons lsé le logcel Flen por smler les effes aérodynamqes e lnflence hermqe sr labe On s néresse en premer le à l éde héorqe de cee echnqe de refrodssemen par flm applqe à ne plaqe plane por aborder ense la smlaon nmérqe par Flen avec n modèle de rblence - sandard a éé lsé por modélser lécolemen rblen, où l on s néresse beacop pls à l aspec hermqe de ce ype d écolemen en essayan d eplorer l effe de la empérare sr labe Mo-clé : rbne à gaz, convecon, rblence -, code Flen ABSTRACT Ths arcle concerns a sdy analycally and nmercally he coolng of he dawn of a gas rbne We sed he Flen sofware o smlae he aerodynamc effecs and he hermal nflence on he blade We are neresed prmarly n he heorecal sdy of hs echnqe appled o flm coolng of a fla plae and hen loong a he nmercal smlaon by Flen model wh a - rblence sandard was sed o model he rblen flow where here s mch more neresed n he hermal aspec of hs ype of flow ryng o eplore he effec of emperare on he blade Keyword: gas rbne, convecon, rblence -, code Flen INTRODUCTION Il es conn qe la pssance de la rbne dépend de la empérare des gaz à lenrée de celle-c Ans por agmener la pssance, les los hermodynamqes on cond à rechercher ne empérare enrée rbne la pls élevée possble Le nvea de empérare es cependan lmé, à drée de ve donnée, par la echnologe dsponble Un volme mporan de rava de recherches es donc à réalser dans le b de reposser les barrères echnologqes Les maéra lsés doven spporer à la fos : Les empérares élevées Les conranes (mécanqes, hermqes, chmqes) Des allages réfracares rès spécfqes e des procédés rès pons (méallrge des podres por les dsqes, colée mcrocrsallne por les abes) son ans ms a pon Leffcacé des crcs de refrodssemen do êre mamale, car n prélèvemen sr le cycle, de lar nécessare, saccompagne dne pere de rendemen global ; ces là encore n domane de prédlecon por laérodynamqe e ses méhodes de smlaon nmérqe

2 MMansor e al Inernaonal Jornal of Chemcal and Perolem Scences, 0, (), 7-3 Les pares d rboréacer e rbne à gaz q on reç n nérê parcler par le de refrodssemen son les abes de rbnes Celles-c peven êre refrodes par dfférenes méhodes, chacne delles lse n flde de refrodssemen q passe à ravers labe afn qe celle-c garde sa réssance Le refrodssemen avec d lqde es pls effcace mas ne nsallaon de refrodssemen de ce genre es rès complee Cependan le refrodssemen par ar es rès soven lsé car l perme ne effcacé apprécable Les crères dn bon refrodssemen décolen des prncpes de ransfer de chaler dans ne conde fermée Par conséqen por obenr n bon échange de chaler dans de els sysèmes l es nécessare de sasfare les de egences svanes : Un écolemen d flde de refrodssemen ben édé Une grande srface de ransfer PROBLEME ETUDIE Nos rappelons qe le présen raval s néresse à l éde nmérqe d refrodssemen par flm Nore premère movaon es la compréhenson des mécansmes physqes de ce procédé de refrodssemen, por cela e dans le b de me cerner le phénomène d neracon enre les gaz chads e l ar de refrodssemen, nos avons chos de consdéré ne géomére relavemen smple consée par ne plaqe plane mn de ro de refrodssemen relé à de chambre (plenm) de provson en ar fras Le refrodssemen par flm applqé à ne plaqe plane es n problème ypqe en CFD e l a fa l obe d nérê ceran chez beacop de laboraores de recherches don les réslas e observaons obens on éé soven applqés a abes de rbnes La géomére es schémasée sr la fgre svan don les dmensons son eprmées en [nch] Fgre Géomére édée 3 FORMULATION MATHEMATIQUE Les éqaons moyennées de la conservaon de masse, de la qané de movemen e de l énerge son respecvemen : ( ) 0 () p ( ) ( ) ( ) () 8

3 MMansor e al Inernaonal Jornal of Chemcal and Perolem Scences, 0, (), ( ) ( ) ( ) h q H p H (3) La doble corrélaon représene l énerge cnéqe rblene () Les novea ermes ( ) a nombre de s, q apparassen dans les éqaons de l écolemen son appelés les conranes de Reynolds e demanden à êre modélsés 3 Modèle de rblence - Par analoge avec l epresson d enser de conranes vsqeses, e l nrodcon d coeffcen de vscosé μ dans le cas d n écolemen lamnare, Bossnesq nrod le coeffcen de vscosé rblene por eprmer le erme correspondan a enser de Reynolds : δ 3 (4) modèle, l es défn par : ν f C (5) Les éqaons de ranspor por e : ( ) ( ) R R φ σ φ φ φ (6) Avec : φ o de éqaon por l C de éqaon por l R κ de éqaon por l C de éqaon por l R R (7) Où (R) pe s écrre eplcemen comme s :

4 MMansor e al Inernaonal Jornal of Chemcal and Perolem Scences, 0, (), 7-3 R v y w z v y w z v w z y (8) Avec les consanes formlées par Lander e Spladng por le modèle - sandard : C 009 C 44 C 9 σ σ 3 3 Condons a lmes A fn de me comprendre l effe de cerans paramères sr l effcacé d refrodssemen par flm Nos sommes néressés ass à l nflence de l angle d nclnason de ros de refrodssemen (angle smple) por leqel on a esé la valer α 35 Nos avons mposé comme condons a lmes de ype vesse applqé a de enrées des gaz chads, ar de refrodssemen Por lar chad écolé avec ne vesse U 0 [m/s] Por la vesse l ar de refrodssemen sécole selon de composanes svan les aes OXY U 5 [m/s], U y 0 [m/s] L ar chad a ne empérare denrée 500 [] L ar de refrodssemen a ne empérare denrée 00 [] Toes les paros son manenes adabaqes Por la rblence, les condons a lmes son données selon le ablea svan Enrée ar chads Enrée ar refrodsser Inensé de la rblence [%] Damère hydralqe [n] 5 Vscosé Rao 0 Fgre Grlle de calcl 30

5 MMansor e al Inernaonal Jornal of Chemcal and Perolem Scences, 0, (), RESULTATS ET INTERPRETATION Les fgres svanes monren claremen le conor de la empérare e de presson; vesse lors de refrodssemen sr la géomére en qeson, o on remarqe ben dans cee phase le e pénère dans l écolemen prncpal en se décollan de la srface de la plaqe, donnan l occason a gaz chad de passer sos ce derner en mnmsan ans l effe d refrodssemen (llsraon sr le phénomène de la rblence) Fgre3 Conors de la empérare lors de refrodssemen Fgre4 Zoom de la fgre 3 llsre pare de refrodssemen Fgre5 Illsraon des champs de presson 3

6 MMansor e al Inernaonal Jornal of Chemcal and Perolem Scences, 0, (), CONCLUSION A ravers ce arcle, nos avons enoré à comprendre l aspec hermqe d refrodssemen par flm (effcacé d refrodssemen, dsrbon de empérare), sans rop se préoccper de l aspec dynamqe de l écolemen où beacop de phénomènes nervennen (srcres cohérenes, zones de recrclaon, ) e q resen d ne mporance capale por la bonne compréhenson e marse d refrodssemen par flm Les cas esés son ans relavemen smples e beacop de paramères n on pas éés prs en compe 6 NOMENCLATURE : Energe cnéqe rblene, v, w : Composanes de vesse h : Coeffcen déchange hermqe par convecon ( y, z) carésennes, : Coordonnées P : Presson P : Presson flcane q : Fl de chaler H : Enhalpe oale rblene T : Tempérare : Temps rblene : Vecer vesse vsqeses : Vesse moyenne : Vesse nsananée δ : Symbole de Kronecer : Ta de dsspaon : Masse volmqe ν : Vscosé cnémaqe : Vscosé dynamqe : Vscosé dynamqe : Tenser des conranes de : Tenser de Reynolds φ : Varable généralsée : Vesse flcane 7 REFERENCES [] A Bolcs, Trbomachnes hermqes EPFL Lasanne (990) [] B Lashmnarayana, Fld dynamcs and hea ransfer of rbomachnery John Wley & sons (995) [3] A Azz, Invesgaon nmérqe d refrodssemen par flm applqé a abes des rbnes à gaz Thèse de docora USTO Oran (00) [4] Flen Inc, Flen 6 Users Gde (005) 3