Modélisation du détachement de la glace en environnement moteur sur composants tournants H/F

2019-11-18T09:18:37.5

Information clé

Mécanique des fluides
Recherche, conception et développement
Etudiant
moissy-cramayel , Ile De France, FRANCE
CIFRE, Temps complet, 3 ans
BAC+5
Jeune diplômé/Première expérience
2019-79188

Description de la mission

Le givrage est un des phénomènes atmosphériques les plus sévères pour les aéronefs et les turbomachines.
En conditions givrantes dites standards, la formation de glace est provoquée par l'impact de gouttelettes d'eau en surfusion sur certaines surfaces exposées au flux d'air. Pour le cas de l'entrée d'air d'une turbomachine, la glace va s'accumuler sur des éléments fixes et tournants.
À mesure que la glace s'accumule, elle est susceptible de se détacher sous l'effet des efforts centrifuges et/ou aérodynamiques. L'effet de ce détachement de glace doit alors être évalué vis-à-vis du fonctionnement de la turbomachine.
Afin de pouvoir quantifier cet effet, il est crucial de caractériser la taille et l'énergie des débris libérés. Aujourd'hui, il n'existe pas de moyen industriel de simulation de ce phénomène sur moteur d'avion.

L'objectif de cette thèse est de développer et valider des moyens de simulation permettant de prédire le détachement de glace atmosphérique déposée sur des surfaces non chauffées tournantes. Ce travail sera réalisé sur la base du code éléments finis Zset co-développé par l'école des Mines PARISTECH et l'ONERA et déjà largement utilisé en mécanique de l'endommagement et mécanique de la rupture sur des matériaux conventionnels (métalliques, composites).

Pour étudier la problématique proposée, le candidat devra combiner des modèles issus de la mécanique de l'endommagement (en particulier l'approche phase field [1], [2]) ainsi que de la mécanique de la rupture. La prise en compte du caractère stochastique des propriétés de la glace sera également considérée dans la méthodologie de prédiction de la rupture. Les différentes méthodes numériques associées devront donc être couplées de sorte à définir une stratégie de simulation adaptée.

Des validations seront réalisées d'abord sur des cas académiques puis sur des configurations documentées de moteur d'avion. (Détachement de glace depuis un composant tournant de l'entrée d'air type aube fan ou cône).

Ce travail, bien que portant essentiellement sur le développement de méthodes numériques, s'appuiera fortement sur des bases de données expérimentales issues de projets récents ou en cours.

Votre profil

Diplômé d'un BAC+5, vous avez une spécialisation en mécanique des matériaux.
Des connaissances en comportement mécanique des matériaux sont recherchées (comportement élasto-plastique ou propagation de fissure).
Des connaissances sur la mécanique des matériaux fragile type glace serait un plus.

Le sujet étant numérique, vous devrez avoir d'excellentes compétences en modélisation.
Enfin, vous devrez être créatif, autonome, rigoureux et savoir travailler en équipe.
Vous parlez également la langue de Shakespeare.

Description complémentaire

Cette thèse, financée par une bourse CIFRE avec SAFRAN Aircraft Engines sera réalisée à l'ONERA au département matériaux et structure (DMAS) en collaboration étroite avec le département Multiphysique pour l'énergétique (DMPE).

Spécificités du poste

Déplacements entre les deux emplacements en ile de France :

  • - Safran Aircraft Engines – site de Villaroche (77550)
  • - ONERA – site de Châtillon (92322)

Entité de rattachement

Safran Aircraft Engines

Safran est un groupe international de haute technologie opérant dans les domaines de la propulsion et des équipements aéronautiques, de l'espace et de la défense. Implanté sur tous les continents, le Groupe emploie plus de 92 000 collaborateurs pour un chiffre d'affaires de 21 milliards d'euros en 2018. Safran occupe, seul ou en partenariat, des positions de premier plan mondial ou européen sur ses marchés. Pour répondre à l'évolution des marchés, le Groupe s'engage dans des programmes de recherche et développement qui ont représenté en 2018 des dépenses d'environ 1,5 milliard d'euros.

Safran est classé dans le Top 100 Global Innovators de Thomson Reuters ainsi que dans le palmarès « Happy at work » des sociétés où il fait bon vivre. Le Groupe est en 4ème position du classement Universum des entreprises préférées des jeunes ingénieurs en France.

Safran Aircraft Engines conçoit, produit et commercialise, seul ou en coopération, des moteurs aéronautiques civils et militaires aux meilleurs niveaux de performance, fiabilité et respect de l'environnement. La société est notamment, à travers CFM International (société commune 50/50 entre Safran Aicraft Engines et GE), le leader mondial de la propulsion d'avions commerciaux courts et moyen-courriers.

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