Évaluation des performances de la méthode de disque actionneur pour la simulation de ventilateurs à écoulement axial à basse pression

Résumé La méthode de disque actionneur est un outil de simulation économique qui représente implicitement le rotor d'une turbomachine en utilisant une approche par éléments de lame combinée à des données d'entrée de coefficients d'aile bidimensionnels (2D). Les modèles de disque actionneur s'appuient également sur des corrections de coefficients empiriques pour modifier les données d'entrée 2D afin de mieux imiter les caractéristiques aérodynamiques physiques des lames. Cependant, la fabrication de corrections générales et de haute fidélité reste un défi considérable, si bien que les limites de la précision des modèles de disque actionneur n'ont jamais été rigoureusement testées et restent incertaines. C'est particulièrement le cas pour les modèles de ventilateurs à écoulement axial à basse pression, étant donné le manque relatif de corrections empiriques conçues spécifiquement pour la simulation du rotor de ventilateur. Dans cette étude, les limites de performance de référence de la méthode de disque actionneur pour l'analyse des ventilateurs à écoulement axial sont explorées. Les limites de l'approche de modélisation sont interrogées en simulant des modèles de ventilateur à disque actionneur intégrés avec des données physiques précises des lames dérivées de calculs explicites de modèles de ventilateurs tridimensionnels (3D). Il est ensuite démontré que même avec une description des coefficients presque précise, la méthode reste peu fiable. Cependant, en utilisant une formulation de modèle de disque actionneur non conventionnelle qui se base directement sur les entrées de force des lames en 3D, il est démontré que la précision des modèles conventionnels peut être sensiblement améliorée si les données des coefficients d'entrée sont manipulées artificiellement. Cet accord non physique des données de coefficients d'entrée est nécessaire pour compenser les champs d'écoulement simplifiés produits par l'approche de modélisation réduite. Les ajustements de coefficients nécessaires, appelés corrections de modélisation, sont ensuite définis et expliqués en parallèle de la présentation de nouveaux objectifs de performance réalistes pour les variantes futures des modèles de ventilateurs à disque actionneur.