Etude de l’écoulement d’un brouillard d’huile en film épais

Ce sujet de la thèse s’inscrit dans le cadre de la chaire industrielle AeroSeal portée par l’Institut Pprime et qui répond aux besoins formulés par Safran Aircraft Engines, Safran Transmission Systems et le Cetim visant à approfondir la maîtrise du fonctionnement des systèmes d'étanchéité aéronautiques.

L’objectif principal de la thèse est de se doter d’un moyen de quantification de l’efficacité des étanchéités, alimentées par de l'air contaminé d'huile. Il s'agit, par exemple, des joints de type vrille. L'étude doit être réalisée en combinant à la fois les approches numériques et les investigations expérimentales nécessaires à comprendre les phénomènes au niveau des interfaces lubrifiées.

D’un point de vue numérique, la première étape s’inscrit dans la continuité d’un stage de master dont l’objectif a été la simulation, CFD, du brouillard d’huile. L’étudiant étudiera la possibilité de modéliser la fragmentation et la coalescence des gouttelettes avec un faible coût de calcul en utilisant un modèle en film mince et développera un modèle pour prédire la dynamique du brouillard d’huile. Le modèle numérique sera validé par comparaisons avec des calculs CFD et avec des résultats expérimentaux.

D’un point de vue expérimental, un dispositif d’essai pour l’étude des joints vrilles est existant mais devra être adapté à la lubrification par brouillard d’huile. Deux types d’essais sont envisagés : des essais de visualisation et des essais de caractérisation. Les essais de visualisation seront réalisés avec une cellule transparente. L’utilisation de techniques spécifiques (PIV, caméra rapide) permettra d’observer l'écoulement des gouttelettes d'huile et comprendre l'influence de plusieurs facteurs (composition du mélange air/fluide, pression à étancher, géométrie de l'interface, nombre de Reynolds local, etc.) En complément, une deuxième cellule d'essai en acier devra reproduire des conditions de fonctionnement proches des conditions réelles. Une instrumentation en température, pression, vitesse, débit, etc. permettra de caractériser le comportement du joint. Une comparaison expérimentale/numérique systématique sera effectuée.

Durée : 3 ans.

Lieu du stage : Institut Pprime -Université de Poitiers ; site de l’IUT d’Angoulême.

L’institut P’ est un laboratoire de recherche des domaines des Sciences Physiques et des Sciences de l’Ingénierie. C’est une UPR CNRS conventionnée avec l’Université de Poitiers (Faculté des Sciences Fondamentales et Appliquées, Faculté des Sciences du Sport et École Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Poitiers, ENSIP) et l’École Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique, ISAE-ENSMA.

Étudiant en dernière année d’école d'ingénieur ou master 2 en mécanique des fluides/ modélisation numérique et simulation.

Connaissances fortement appréciées

• Maitrise des outils de CFD, notamment Ansys Fluent ou OpenFoam.
• Maîtrise des techniques de programmation (éléments finis/volumes finis).
• Connaissances théoriques en lubrification
• Expérience en modélisation numérique