Étude aérodynamique expérimentale des étages de turbines centripètes à géométrie variable

Abstract

L'étude s'inscrit dans un contexte industriel, et concerne l'analyse de l'impact d'un système de distributeur à ouverture variable dans le fonctionnement d'étages de turbine centripète de petites dimensions, pour une application automobile : le turbocompresseur. L'examen de la problématique isole trois objectifs : identifier l'influence de la géométrie variable, qualifier l'adaptation de ce système aux autres éléments de l'étage, et intégrer ces connaissances aux procédures classiques de dimensionnement. La démarche, essentiellement expérimentale repose sur la définition et la conception d'un banc d'essai adapté aux conditions réelles de fonctionnement (600°C, 3bars). Une métrologie à deux niveaux y est associée: un niveau global concerne les paramètres caractéristiques d'entrée-sortie de l'étage. Un niveau plus local aux éléments, particulièrement en amont et en aval du distributeur ainsi qu'en sortie roue, s'intéresse à la structure de l'écoulement et au triangle des vitesses. Le découpage de l'investigation expérimentale se fait en trois phases. La première phase considère l'étude approfondie d'un étage à géométrie variable de définition industrielle comme référence. L'examen d'étages prototypes, dans la deuxième phase, permet d'isoler l'influence du rapport des sections minimales de passage du stator et du rotor. La troisième phase consiste en un plan factoriel complet articulé autour des paramètres géométriques dimensionnants du distributeur, et structuré suivant la méthode statistique de planification optimale.