Fan forced response due to vortex ingestion

Lors des phases de décollage d’un aéronef, l’écoulement généré par le moteur en amont de celui-ci peut interagir avec le sol et entraîner la formation d’un vortex. Ce vortex de sol est perçu par les aubages du fan (le premier étage du moteur) comme une source d’excitation aérodynamique entraînant leur vibration menant potentiellement à leur rupture mécanique. Cette problématique est très présente sur les nouvelles générations de turbomachines permettant une réduction des émissions atmosphériques. Le but de cette thèse est de comprendre les mécanismes aéroélastiques en jeu lors de la réponse forcée des aubages en présence d’un vortex de sol. Les travaux ont aussi pour objectif de proposer une stratégie numérique permettant de simuler l’ensemble des phénomènes physiques : l’écoulement aérodynamique autour du moteur, le chargement aérodynamique des aubages et la dynamique vibratoire non-linéaire de l’ensemble aube-disque. Cette stratégie numérique est développée et testée sur une configuration industrielle dans l’optique d’être utilisée dans les phases de conception au sein des bureaux d’études.During the takeoff phases, the flow generated by the engine can interact with the ground and lead to the formation of a vortex. This ground vortex is seen by the fan blades as a source of aerodynamic excitation causing their vibration which can lead to their mechanical failure. This problem is very present on the new generations of low emission turbomachines. The aim of this thesis is to understand the aeroelastic mechanisms involved during the blades forced response in case of ground vortex ingestion. The work also aims to propose a numerical strategy to simulate all physical phenomena : the aerodynamic flow around the engine, the aerodynamic loading of the blades and the non-linear vibrational dynamics of the blade-disc assembly. This numerical strategy is developed and tested on an industrial configuration with a view to being used in the design process