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

2019-11-18T09:18:37.5

Key information

Fluid Mechanics
Research, design and development
Student
moissy-cramayel , Ile De France, FRANCE
CIFRE, Full-time, 3 ans
Master Degree
First experience
2019-79188

Job description

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.

Job requirements

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.

Complementary description

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).

Specificity of the job

Déplacements entre les deux emplacements en ile de France :

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

Company information

Safran Aircraft Engines

Safran is an international high-technology group, operating in the aircraft propulsion and equipment, space and defense markets. Safran has a global presence, with more than 92,000 employees and sales of 21 billion euros in 2018. Working alone or in partnership, Safran holds world or European leadership positions in its core markets. Safran undertakes Research & Development programs to meet fast-changing market requirements, with total R&D expenditures of around 1.5 billion euros in 2018.

Safran is ranked among the Top 100 Global Innovators by Thomson Reuters and is featured on the "Happy at work" rankings. The Group places fourth on the Universum ranking for the favorite companies of newly-qualified engineers in France.


Safran Aircraft Engines designs, develops, manufactures and markets, either on its own or in collaboration with partners, engines for commercial and military aircraft, to the best levels of performance, reliability and environmental friendliness. Through CFM International (a 50:50 JV between Safran Aicraft Engines and GE), the company is also the world leader in short- and medium-haul aircraft propulsion systems.

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