Etude numérique du refroidissement interne d’une aube de turbine à gaz

Abstract

Le refroidissement par conduit interne (IDC) avec turbulateurs à nervures est l'une des techniques de refroidissement courantes appliquées à l'intérieur des profils aérodynamiques des turbines. Il est très important pour l'industrie des turbines à gaz de concevoir et de développer un canal de refroidissement optimisé qui maximise la quantité de chaleur évacuée, tout en minimisant simultanément la chute de pression pour une efficacité de refroidissement globale cible. Il est très important de comprendre la physique de l'écoulement secondaire pour caractériser la distribution du transfert de chaleur dans de tels canaux nervurés inclinés. De plus, en raison de la contrainte de fabrication, l'industrie des turbines à gaz est confrontée au défi de rendre les bords des nervures tranchants et donne des nervures aux bords arrondis. Dans ce travail, nous présentons une étude de simulation numérique de l’écoulement turbulent bidimensionnel avec de l’échange de chaleur à l’intérieur d’un canal de refroidissement interne d’une aube de turbine à gaz. Ce canal est muni de perturbateurs dont le rôle est d’accentuer la turbulence en prévision d’augmenter le niveau des échanges thermiques entre l’air de refroidissement et les parois de l’aube. La simulation est réalisée par le logiciel FLUENT6.3 basée sur la méthode des volumes finis. Les conclusions de cette étude confirment d’un coté que la présence d’un obstacle dans l’écoulement conduit à une augmentation des échanges dynamiques et thermiques et permet un refroidissement efficace et que d’autre coté, les échanges thermiques sont plus faibles dans les zones de recirculation où l’effet convectif est moins important que l’effet diffusif qui a pour conséquence et le nombre de Nusselt est plus faible. On constate que le flux secondaire a un effet significatif sur le comportement de transfert de chaleur pour ce type de nervures.