Recherche - Frederic BILLY'Home Page

Thème de recherche 

Résumé de  thèse :

Soutenue le 5 octobre 2005

Le but de l’étude présentée est l’analyse d’un écoulement turbulent au sein d’un joint annulaire texturé. Le stator est usiné de centaines de trous cylindriques dont la profondeur peut atteindre 20 fois l’épaisseur du film. L’analyse de l’écoulement a été réalisée à l’aide de la résolution des équations complètes de Navier Stokes et d’une étude expérimentale complémentaire.

Une première approche bidimensionnelle a permis la mise en évidence de l’apparition de deux phénomènes dus à la prise en compte des effets d’inerties : un effet de traînée provenant de la présence des cavités ainsi que l’existence d’un cisaillement fluide important au sein de la couche de mélange s’établissant au niveau de l’interface cavité-film mince. La validation des résultats numériques 2D a été réalisée avec succès grâce à la conception et la fabrication d’un banc d’essais original. Ce dispositif permet d’entreprendre des mesures PIV dans un écoulement de Couette en canal rainuré allant jusqu’à des régimes fortement turbulent (Re=10000). La modularité du montage a été prise en compte afin de pouvoir tester d’autres types de textures à l’avenir.

La deuxième étape a été la résolution des équations de Reynolds dans un canal équivalent où la texture est remplacée par son effet à travers une modification des lois de frottement du rotor et du stator, ainsi que par la prise en compte de l’effet de traînée comme un terme source. Des simulations tridimensionnelles, basée sur une configuration réaliste, ont été effectuées afin d’extraire les données nécessaires pour la modification des modèles de calcul du film mince. Les grandes différences par rapport aux anciens modèles sont que les lois de frottements du rotor et su stator sont calculées séparément et que la variation de l’épaisseur du film est prise en compte.

Les calculs montrent une amélioration des résultats pour les coefficients de raideur directe, de raideur croisée et d’amortissement direct, avec cependant une surestimation de ce dernier.

Mots Clés : 

Joint annulaire, simulation numérique, modèle de turbulence, canal rainuré, vélocimétrie laser, vélocimétrie par imagerie de particules, cavité, lubrification hydrodynamique, comportement dynamique.

Composition du jury :

F. LEBOEUF, Professeur, Ecole Centrale de Lyon, Rapporteur

T. STAUBLI, Professeur, Haute Ecole de Technique et d’Architecture (Suisse), Rapporteur

M. ARGHIR, Professeur, Université de Poitiers, Examinateur

J. FRENE, Professeur, Université de Poitiers, Président

G. PINEAU, Maître de Conférence, Université de Poitiers, Examinateur

A. TEXIER, Professeur, Université de Poitiers, Examinateur

L. SAN ANDRES, Professeur, Texas A&M University, Invité

M. BRAUN, Professeur, University of Akron, Invité

B. CHAUVOIS, Ingénieur de Recherche, Snecma, Invité

N. JUHEL, Ingénieur de Recherche, Snecma, Invité

L. RANDRIANARIVO, Ingénieur de Recherche, EDF, Invité (Absent excusé)