STAGE PFE-Modélisation et caractérisation aérodynamique des festons usinés au moyeu du rotor turbine

Dans le cadre de notre campagne de stage 2025/2026, nous recherchons un stagiaire pour une durée de 6 mois (stage de fin d'études).

Présentation du service

Le service XTra est composé de spécialistes scientifiques dans tous les domaines impliqués dans la conception et design des systèmes d’air : aérodynamique, thermique, acoustique, mécanique, électrique et électronique, matériaux, … Le service est un acteur principal dans les projets de développement produit et système, ainsi que dans les projets d’innovation technologique.

En particulier, l’équipe ATAC est responsable du design aérodynamique, thermique et acoustique des différents équipements dans les systèmes d’air Liebherr (turbomachines, échangeurs de chaleur, trompes à air, extracteurs d’eau, traitements acoustiques, …). Elle est aussi responsable du développement des méthodologies de calcul et des projets d’innovation dans ces 3 domaines.

Objectif du stage :

Les systèmes d’air conçus et fabriqués au sein de Liebherr Aerospace, comme indiqués sur la figure 1.1 contiennent plusieurs équipements. L’équipement central est composé de plusieurs turbomachines (ventilateur, compresseur, turbine) reliées par un arbre mécanique. Ces rotors tournent donc à la même vitesse de rotation, chaque élément est responsable d’un transfert d’énergie entre le fluide, ici l’air, et les parties tournantes, donc les aubes. Dans ce stage, l’élément étudié est la turbine radiale, qui permet de récupérer de l’énergie du fluide pour la fournir à l’arbre en rotation. Cette turbine admet un fluide venant en périphérie de la roue, puis vers le centre, le rejette selon l’axe machine.

La détente qui s’opère le long de la roue diminue donc la pression et la différence qui se crée entre le moyeu supportant les aubes et le dos de la roue engendre une poussée axiale qui doit être maîtrisée. Pour dimensionner les différents étages de turbomachines, la poussée axiale de chaque élément doit être connue avec précision afin d’équilibrer les forces sur l’arbre le mieux possible. Un disque de butée est présent permettant de rattraper les efforts résiduels mais afin de concevoir un fonctionnement optimal et une intégration pérenne de la machine, il faut donc limiter cette poussée axiale.

Pour ce faire, le (la) candidat(e) s’appuiera sur un outil de simulation numérique en mécanique des fluides, StarCCM+ développé par Siemens, couvrant un large spectre de modélisations en écoulement interne. Dans un premier temps, et après une recherche bibliographique sur le sujet, le candidat complétera la base des données de la caractérisation des festons comme sur la figure 1.2. Dans un deuxième temps, à l’aide de calculs stationnaires, le (la) candidat(e) simulera différentes formes de festons afin de trouver le meilleur compromis entre la réduction de poussée axiale et la perte en rendement aérodynamique sur tous les points de fonctionnement spécifiés. 

Finalement, la caractérisation aérodynamique de ces encoches amènera le (la) candidat(e) à rédiger une règle de travail pour concevoir le type de festons.

Missions principales

Profil