Cette étude intervient dans le contexte d’une « électrification » des systèmes de conditionnement d’air, entreprise par l’équipementier aéronautique LTS. La turbine radiale centripète est dorénavant munie d’une section d’injection variable (SIV). Face à la chute de performance constatée, il est nécessaire de caractériser les effets d’intégration du mécanisme SIV sur le comportement de la turbine, et de proposer des solutions pour améliorer ses performances. Pour répondre à ces enjeux, l’approche proposée dans ce manuscrit débute par un positionnement précis des présents travaux de thèse ; trois voies d’amélioration des performances sont dégagées. La première piste est une contribution au prédimensionnement des turbines radiales à géométrie variable. La deuxième voie d’amélioration est une caractérisation expérimentale et numérique des effets de jeu du distributeur. Le troisième examen spécifique est dédié au contrôle des mécanismes de pertes, via une réduction des interactions instationnaires entre le stator et le rotor. Enfin, les différents résultats obtenus sont synthétisés pour tenter de répondre favorablement à la problématique industrielle. |
This study takes place in the context of “more electric” air conditioning systems, launched by the aeronautic equipment manufacturer LTS. The centripetal radial turbine currently has to provide a wider mass flow range. Therefore, a variable nozzle turbine (VNT) is considered. However, the variable geometry mechanism induces a drop in the turbine performance. It is thus necessary to characterise the VNT mechanism’s impact on the turbine stage behaviour, and also to suggest some solutions in order to improve its performance. To meet these challenges, the manuscript starts with a review of the state of the art of the current literature. This analysis highlights three ways of improving the turbine stage performance. The first approach consists of a preliminary design method for variable geometry radial turbines. The second improvement stems from an experimental and a numerical characterisation of the nozzle clearance effects.
The third improvement relates to the control of loss mechanisms, through a decrease of the stator/rotor interactions. Finally, the various results obtained during the work are synthetized in order to address the industrial problematic. |