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Section: New Results

Adaptation de maillages pour des écoulements visqueux en turbomachine

Participants : Frédéric Alauzet, Loïc Frazza, Adrien Loseille [correspondant] .

Calcul.

Les prémices d’une adaptation pour les écoulements Navier-Stokes turbulents ont été testés sur des calculs de turbomachine. Pour ce faire nous avons tout d’abord traité les particularités liées aux calculs en turbomachine: - Les aubes présentent en général une périodicité par rotation et on ne simule donc qu’une période afin d’alléger les calculs. Il faut donc traiter cette périodicité de façon appropriée dans le code CFD et l’adaptation de maillage. - Afin de prendre en compte la rotation des pales sans employer de maillages mobiles et simulations instationnaires on peut se placer dans le référentiel tournant de l’aube en corrigeant les équations. - Les écoulements en turbomachine sont des écoulements clos, les conditions limites d’entrée et de sortie ont donc une influence très forte et peuvent de plus se trouver très près de la turbine afin de simuler la présence d’autres étages en amont ou aval. Des conditions limites bien précises ont donc été développées afin de traiter correctement ces effets.

Adaptation.

Pour l’adaptation de maillages deux particularités doivent être traitées ici, la périodicité du maillage et la couche limite turbulente.

En 2D, la couche limite turbulente est automatiquement adaptée avec la méthode metric orthogonal et la périodicité du maillage est garantie par un traitement spécial des frontières. Les estimateurs d’erreurs Navier-Stokes et RANS n’étant pas encore au point nous avons utilisé la Hessienne du Mach de l’écoulement comme senseur ce qui donne déjà des résultats satisfaisants.

En 3D la méthode metric orthogonal est beaucoup plus complexe à mettre en oeuvre et n’est pas encore au point. La couche limite a donc été exclue de l’adaptation, le maillage est adapté uniquement dans le volume en utilisant la Hessienne du Mach de l’écoulement comme senseur. La périodicité n’étant pas traitée non plus, les frontières périodiques restent inchangées ce qui garantie leur périodicité.

Norm-Oriented.

Dans le cadre de la théorie Norm-Oriented, afin de contrôler l’erreur implicite des schémas numériques, un correcteur a été développé et testé. Etant donné un maillage et la solution numérique obtenue avec, le résidu de cette solution projeté sur un maillage deux fois plus fin est accumulé sur le maillage initial. Ce défaut de résidu est utilisé comme terme source dans une seconde simulation plus courte. La nouvelle solution toujours sur le meme maillage est plus proche de la solution exacte et donne une bonne estimation de l’erreur.