Conception du fan UHBR ECL5 pour une analyse des mécanismes d'interactions multi-physiques à l'origine du flottement

L'évolution des fans tend vers de nouvelles architectures qui les rendent plus sensibles aux instabilités aéroélastiques. Le flottement est une de ces instabilités. Elle se produit lorsque l'échange d'énergie entre le fluide et la structure est déstabilisant. Un tel échange d'énergie est causé par les fluctuations de l'écoulement qui sont induites par la vibration de la roue aubagée et réciproquement. L'enjeu de ce travail est d'améliorer la compréhension des mécanismes menant à l'émergence du flottement dans un fan UHBR. L'étude porte sur le fan transsonique ECL5, un nouveau cas test ouvert dédié à la compréhension des instabilités dont la conception est finalisée ici et qui doit être testé sur le banc d'essai ECL-B3. Différents méthodes numériques sont utilisés pour simuler les différentes physiques : simulations stationnaires de l'écoulement (RANS), simulations structurales (FEM) et simulations instationnaires linéarisées de l'écoulement (LRANS) autour du fan isolé. La sensibilité de la solution à divers paramètres numériques est évaluée et une attention particulière est portée aux effets de la déformation du maillage. La conception de l'ECL5 finale est caractérisée par une large plage de rendement élevé pour des écoulements transsoniques. L'orientation des fibres composites a été définie de manière à assurer une large marge vis-à-vis des contraintes statiques et dynamiques. De plus, l'étude de stabilité aéroélastique systématique sur plusieurs points de fonctionnement à vitesse nominale et à vitesse partielle pour les trois premiers modes propres mécaniques confirme que le fan est stable sur une large plage de fonctionnement.Par ailleurs, une instabilité aéroélastique du fan couplée à une résonance du système linéaire est détectée à vitesse partielle proche de la limite de stabilité aérodynamique. L'analyse montre que les principales fluctuations de l'écoulement sont liées à des phénomènes de convection : le battement de la couche limite décollée sur l'extrados et la fluctuation de l'écoulement de jeu. La résonance apparaît lorsqu'il y a concordance entre le temps de propagation des phénomènes convectifs dans l'écoulement de jeu et le déphasage inter-aube.Une méthodologie est proposée pour identifier la chaîne de causalité entre les sources générant les fluctuations de l'écoulement et les récepteurs où les principaux échanges d'énergie entre l'aube et le fluide ont lieu. Cette méthode s'appuie sur le principe de superposition, le principe de quasi-stat