Soutenance de thèse de Cheikh Brahim ABED

Vous êtes cordialement invité(e)s à la soutenance de thèse de M. Cheikh Brahim ABED, qui a mené ses travaux de recherche en vue de l'obtention du grade de Docteur d'Arts et Métiers, au sein du Laboratoire d'Ingénierie des Fluides et Systèmes Energétiques (Arts et Métiers - Sciences et Technologies, Cnam, LIFSE, HESAM Université). 

La soutenance aura lieu le jeudi 1er juillet 2021 à 8h00. Compte tenu de la crise sanitaire, cette soutenance se déroulera à distance, par visioconférence, pour respecter les consignes mises en place par nos tutelles, pour limiter les risques de pandémie de COVID-19. Pour assister à cette soutenance, il suffira de se connecter à l'outil "Teams" en cliquant sur le lien internet suivant: https://cutt.ly/0muqZnf

(Contacter l'équipe encadrante pour toute demande: sofiane.khelladi@ensam.eu)

La thèse de M. Cheikh Brahim ABED, dirigée par M. Sofiane Khelladi, et co-encadrée par M. Abdelatif El Marjani s'intitule : "Modélisation, analyse et contrôle des compresseurs centrifuges contrarotatifs : Aérodynamique Numérique et Expérimentale".

Le jury sera composé de :

M. David Chalet, Professeur des universités, Ecole Centrale de Nantes, Rapporteur

Mme.  Rajaâ NECHAD, Professeure, EMI-Université MED V de Rabat, Rapporteur

Mme. Emilie Sauret, Associate Professor, Queensland University of Technology, Rapporteur

M. Gerard Bois, Professeur émérite, ENSAM-Lille, Examinateur

M. Sofiane Khelladi, Professeur des universités, ENSAM-Paris, Examinateur

M. Abdelatif El Marjani, Professeur, EMI-Université MED V de Rabat, Examinateur

M. Michael Deligant, Maitre de conférences-HDR, ENSAM-Paris, Examinateur

M. Manuel Henner, Docteur, Valeo Thermal Systems / BG, Examinateur

M. Stéphane Guilain, industriel Renault, Invité


Résumé de la thèse:
 

De nos jours, les Compresseurs Centrifuges (CCs) sont largement employés dans l'industrie automobile, navale, spatiale et autres et dont la conception et les limites de performances sont assez connues et bien documentées bien que les codes de conception de ces derniers sont gardés généralement en secret vis-à-vis de la littérature et ne sont pas facilement accessibles. C'est dans une perspective d'amélioration les performances des CCs non seulement leurs limites standards à savoir le pompage et le blocage, mais également leur optimisation, que s'inscrit la présente thèse.  En effet, la première partie de cette thèse consiste à développer plusieurs outils ultra-rapides (par rapport à la CFD), de la conception direct ou inverse, de l'analyse des performances et de l'optimisation des CCs employants des approches de type 0D/1D par ligne-moyenne ainsi que celles de type Quasi-3D. Ces outils sont validés par plusieurs géométries de CCs disponibles dans la littérature. Ainsi, ils sont regroupés dans un code nommé C3Design.

Dans la deuxième partie de la thèse, une première étude de conception et d'analyse des performances aussi bien numérique qu'expérimentale des Compresseurs Centrifuges Contrarotatifs (CCCRs) est proposée à la communauté scientifique. En effet, il est connu que les turbomachines contrarotatives possèdent des avantages certains par rapport à celles conventionnelles de type mono-roue. Cependant, aucune étude ni sur la conception ni sur l'analyse des performances des CCCRs n'existe dans la littérature. Ainsi, quatre configurations de CCCRs sont conçues par une adaptation de C3Design aux CCCRs et analysées dans un premier temps par la CFD afin de mettre en évidence non seulement leurs avantages par rapport aux CCs, mais également leurs limites à faible et à grand débit (limite stable et celle du blocage). Les résultats numériques ont montré que les CCCRs peuvent obtenir de meilleures performances en termes de rendement et d’élévation de pression par rapport à leurs équivalents CCs ayant des tailles similaires. Cependant et à cause de la forte contre-rotation de l'écoulement présente à l'entrée de la roue en aval, les CCCRs tendent à avoir une plus faible marge au blocage que les CCs et une marge au pompage sensiblement égale ou inférieure.

En plus, en jouant sur le degré de liberté additionnel des CCCRs (rapport de vitesse entre la roue en amont et celle en aval), les limites peuvent être repoussées de façon significative : augmenter le rapport de vitesse permet d'élargir la marge au blocage et par la même occasion diminuer la marge au pompage (augmenter l'effet de l'incidence) et inversement. Aussi, deux critères pour les limites au pompage et au blocage par une approche 0D ont été identifiés et validé numériquement et expérimentalement.

Afin de consolider et valider les résultats numériques concernant les trois premiers CCCRs conçus et simulés, le quatrième CCCR est réalisé et testé au sein du LIFSE. Ainsi, un dispositif expérimental est fabriqué pour cette quatrième configuration. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de valider non seulement l'outil de conception C3Design et la CFD, mais également les conclusions déjà dégagées numériquement pour les CCCRs ainsi que les critères sur la stabilité à faible débit et le blocage à grand débit. De plus, le contrôle par modulation de vitesse effectué expérimentalement a permis de faire travailler cette machine jusqu'à des débits négligeables par rapport au débit nominal en employant les deux modes "Contrarotatif" et "Corotatif" où dans ce dernier, les deux-roues en amont et en aval tournent dans le même sens de rotation. Ceci a permis d'élargir la plage de débit jusqu’à environ 58% (dans le sens des faibles débits). En raison de ce degré de liberté supplémentaire, il est possible également de contrôler la zone locale des rendements maximaux vers des débits massiques faibles ou élevés.