Simulation numérique et analyse du déclenchement et du développement des instabilités axiales dans les turbomachines (Application à un transitoire de brèche dans un réacteur nucléaire à hélium)

Le travail a porté sur le développement de modèles pour la simulation numérique des instabilités axiales dans les turbomachines multiétagées. L'élaboration d'un modèle monodimensionnel axisymétrique instationnaire de l'écoulement à l'intérieur d'une turbomachine (à l'échelle de la roue), a consisté en : la génération de corrélations ; la construction d'un modèle valable en régime transitoire ; la validation par rapport à des données expérimentales. Des modèles théoriques élémentaires, basés sur la généralisation de la théorie de Greitzer, ont également été élaborés. Ils ont renforcé la compréhension des phénomènes physiques régissant l'apparition et le développement des instabilités en quantifiant différents effets (inerties, compressibilité, seuils de performance) et en mettant en relief les phénomènes majeurs. Les modèles ont été appliqués à des configurations académiques, puis à un projet industriel innovant : un réacteur nucléaire rapide à caloporteur hélium et à cycle de Brayton.The subject of the present work was to develop models able to simulate axial instabilities occurrence and development in multistage turbomachines. The construction of a onedimensional unsteady axisymmetric model of internal flow in a turbomachine (at the scale of the row) has followed different steps : generation of steady correlations ; building of a model able to describe transient behaviour ; validation of the model in comparison of experimental results. An elementary theory has also been developed, based on a generalisation of Greitzer's model. These models have also allowed a more comprehensive description of physical phenomena at stake in instability occurence and development by quantifying various effects (inertia, compressibility, performance levels) and underlying the main phenomena. The models were applied to academic configurations, and then to an innovative industrial project : a helium cooled fast nuclear reactor with a Brayton cycle.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF