Brevet FR3150291A1 — publié le 20241227

L’invention concerne un dispositif de distorsion de flux (100) configuré pour être monté dans une veine d’écoulement de flux d’une machine d’essai, le dispositif comprenant une grille et un support de grille (101), ledit support de grille comprenant une partie annulaire interne (102) et une partie annulaire externe (104) reliées par des bras de renfort (106), ladite partie annulaire externe étant, coaxiale avec, et entourant ladite partie annulaire interne, lesdits bras de renfort (106) s’étendant radialement et étant réparties circonférentiellement autour d’un axe desdites parties annulaires interne et externe de sorte à former au moins trois intervalles (108) entre lesdits bras de renfort, dans lequel chaque deux intervalles (108) adjacents présentent des valeurs d’angles différentes Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 3] Dispositif de distorsion de flux pour une machine d’essai Domaine technique de l’invention L’invention concerne un dispositif de distorsion de flux, en particulier pour une machine d’essai, par exemple, une machine d'essai aéro-acoustique. Etat de la technique antérieure Dans le cadre d'essai aéro-acoustiques, il est connu d'installer un dispositif de distorsion de flux en partie amont d’une veine d’écoulement, de façon à pouvoir simuler différents phénomènes aérodynamiques, tels que la présence d'une aile d'un avion, du sol ou du carénage de l'avion près du moteur. La illustre une partie d'une machine d'essai 1 de l'art antérieur. Celle-ci comporte une veine 2 d'axe X dont les dimensions sont réduites par rapport aux dimensions réelles d'une turbomachine, par exemple d'un rapport 4. La veine 2 est délimitée par un carter externe 3, une machine 4 comportant un arbre tournant 5 étant montée dans la veine. Cet arbre est solidaire d'un disque 6 portant des aubes 7, simulant par exemple un rotor de soufflante. En amont du disque 6 et des aubes 7 est monté un dispositif de distorsion de flux 8. Ce dernier est ainsi monté dans une zone simulant une manche d'entrée d'air d'une turbomachine. Le dispositif 8, mieux visible à la , comporte une grille 9 s'étendant dans un plan radial, et un renfort 10 situé en aval de la grille 9. La grille 9 est par exemple formée d'un maillage de fils tressés ou soudés, le diamètre des fils, la forme et les dimensions du maillage étant fonction du phénomène aérodynamique à simuler. Le renfort 10 comporte une partie annulaire radialement interne 11 et une partie annulaire radialement externe 12, reliées par des bras rectilignes 13 s'étendant entre les parties annulaires interne 11 et externe 12. Les bras 13 s'étendent chacun dans la direction radiale. Le renfort 10 permet de maintenir la grille 9 en position afin d'éviter que celle-ci soit arrachée sous l'effet des contraintes qui peuvent être appliquées en fonctionnement. La partie annulaire externe 12 du renfort 10 est fixée à l'aide de brides au carter externe 3. En fonctionnement, le renfort 10 vibre selon des modes propres de plusieurs ordres, certains des modes propres entrant dans la plage de fréquence correspondant à un fonctionnement normal de la machine d'essai. Ces vibrations peuvent engendrer la rupture de la grille, si celle-ci entre en résonance. Par ailleurs, afin de prendre en compte les vibrations du renfort, celui-ci doit être instrumenté à l'aide de capteurs, ce qui augmente la complexité de la machine 1 et des calculs, et nécessite un suivi dynamique lors de l'essai. En fonctionnement, les aubes 7 rencontrent à chaque tour la succession des sillages des bras de renforts, subissant ainsi une variation de la sollicitation aérodynamique à une fréquence liée au nombre de bras et au régime de rotation de la roue 6. Les modes vibratoires propres de ces aubes 7 peuvent être sollicités à différents régimes. Afin d'éviter les inconvénients précités, il est nécessaire de réduire l'impact des vibrations du renfort, en modifiant sa géométrie de telle sorte que les modes propres soient situés hors de la gamme de fréquence correspondant à un fonctionnement normal. Pour cela, une solution consiste à augmenter l'épaisseur ou la largeur des bras ou de la partie annulaire interne. Cela réduit cependant de façon significative la section d'entrée d'air, ce qui perturbe l'essai à réaliser. Par ailleurs, le renfort est une structure mécanosoudée et il est difficile de modifier avec précision les dimensions d'une telle structure. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique aux problèmes précités. A cet effet, l’invention propose un dispositif de distorsion de flux configuré pour être monté dans une veine d’écoulement de flux d’une machine d’essai, le dispositif comprenant une grille et un support de grille, ledit support de grille comprenant une partie annulaire interne et une partie annulaire externe reliées par des bras de renfort, ladite partie annulaire externe étant, coaxiale avec, et entourant ladite partie annulaire interne, lesdits bras de renfort s’étendant radialement et étant répartis circonférentiellement autour d’un axe desdites parties annulaires interne et externe de sorte à former au moins trois intervalles entre lesdits bras de renfort, dans lequel chaque deux intervalles adjacents présentent des valeurs d’angles différentes. Ainsi, les aubes de la roue à aubes mobile rencontrent les sillages successifs des bras de renfort à intervalles irréguliers sur un tour de la roue à aubes mobile et la probabilité de solliciter un mode multiple du régime moteur est plus faible. Par exemple, la grille peut comprendre un large maillage fixé au bras de renfort par soudage et un fin maillage fixé par des fils torsadés aux bras de renfort ou à large maillage. Les bras de renfort peuvent être réparties circonférentiellement autour de l’axe de révolution des parties annulaires interne et externe. Un intervalle peut s’étendre dans le plan du dispositif de distorsion de flux et peut être compris entre deux bras de renfort adjacents. Selon un mode de réalisation, les valeurs d’angle de deux intervalles adjacents peuvent présenter une variation de 8% à 20% l’un par rapport à l’autre. Par exemple, le nombre de bras de renfort peut être compris entre 3 et 12. Chaque intervalle peut présenter un angle compris entre 20° et 80°. Au maximum deux intervalles peuvent être formés par les bras de renfort présentent la même valeur d’angle. La partie annulaire externe peut comprendre des moyens de fixation configurés à coopérer avec des moyens de fixation de la machine d’essai. Le diamètre de la partie annulaire interne peut être compris entre 5% et 20% du diamètre maximum de la veine. Le diamètre intérieur de la partie annulaire externe peut être égal au diamètre de la veine, par exemple la veinetestée en amont d’une roue à aube de la machine d’essai pour éviter les marches. Ce diamètre de veine peut être compris entre 250 mm pour des machines d’essais à échelle réduite ou moteurs de petites tailles et plus de 3400 mm pour des essais moteurs de fortes puissances à fort taux de dilution. Chaque bras de renfort peut obstruer moins de 4,5 % de la section radiale de Ia veine. Chaque bras de renfort peut être rectiligne Il est encore proposé une machine d'essai comportant une veine d'écoulement d'air dans laquelle est située au moins une roue à aubes mobile en rotation selon un axe de la veine, dans lequel elle comporte un dispositif de distorsion de flux tel que précité, situé en amont de la roue à aubes mobile, dans le sens d'écoulement du flux d'air. Brève description des figures représente une demi-vue schématique en coupe d’une machine d’essai de l’art antérieur, représente une vue en perspective d’un exemple de dispositif de distorsion de flux de l’art antérieur, représente une vue de face d’un dispositif de distorsion de flux selon l’invention, représente, à droite, les sollicitations produites par le dispositif de distorsion de la et subies sur les aubes de la machine à essai sur un tour des aubes et représente, à gauche, les sollicitations produites par le dispositif de distorsion de la et subies sur les aubes de la machine à essai sur un tour des aubes. Description détaillée de l’invention En référence à la , un dispositif de distorsion de flux 100 est proposé pour réduire les risques de solliciter un mode multiple du régime d’une machine d’essai par exemple la machine d’essai 1 de la . Le dispositif de distorsion de flux 100 comprend un support de grille 101 comprenant une partie annulaire interne 102 entourée par une partie annulaire externe 104. Les parties annulaires interne et externe sont coaxiales et reliées par des bras de renfort 106. Les bras de renfort 106 s’étendent radialement et sont répartis circonférentiellement autour de l’axe de révolution des parties annulaires. Chaque bras de renfort 106 est rectiligne. Chaque deux bras de renfort adjacents 106 définissent un intervalle 108 bordé radialement à l’extérieur par la partie annulaire externe 104 et radialement à l’intérieur par la partie annulaire interne 102 et circonférentiellement par lesdits deux bras de renfort 106. La partie annulaire interne 102 et la partie annulaire externe 104 sont réalisées en acier. Les bras de renfort 106 sont réalisés en métal, par exemple en acier. Une grille à maillage est arrangée dans le plan du dispositif de distorsion de flux sur le support de grille 101. Une grille peut être fixée à la partie annulaire externe 104 et/ou aux bras de renfort 106, par exemple par soudage ou par des fils torsadés. Ladite grille est par exemple formée d’un maillage de fils tressés ou soudés entre eux, le diamètre des fils, la forme et les dimensions du maillage étant fonction du phénomène aérodynamique à simuler. L’axe de révolution des parties annulaires est confondu avec l’axe longitudinal de la machine d’essai, lorsque le dispositif de distorsion de flux 100 est monté dans la machine d’essai 1. Pour éviter de solliciter les modes propres de la machine d’essai, en particulier des modes propres des aubes 7, chaque deux intervalles 108 consécutifs présentent des valeurs d’angles différentes. En particulier, entre chaque deux intervalles 108 consécutifs présentent une variation de la valeur d’angle de 8% à 20% est prévue l’un par rapport à l’autre. Par exemple, deux intervalles 108A et 108B présentent la même valeur d’angle 35°. Au maximum, deux intervalles présentent la même valeur d’angle. La partie annulaire externe 108 est munie d’orifices 110 aptes à recevoir des vis pour la fixation de la partie annulaire externe 101 au carter 3 de la machine d’essai 1. Le diamètre de la partie annulaire interne 102 est par exemple compris entre 60 et 75 mm et le diamètre de la partie annulaire externe 104 est compris entre 450 et 550 mm. Chaque bras de renfort 106 est dimensionné pour obstruer moins de 4,5 % de la section radiale de la veine d’écoulement d’air 2. La présence du bras de renfort 106 dans la veine d’écoulement d’air 2 a donc un faible impact sur les essais à réaliser. Sur la figure 4a, la courbe 202 représente les sollicitations produites par le dispositif de distorsion de flux 8, selon l’art antérieur de la , sur un tour du disque à aubes 7. Les sollicitations de la courbe 202 sont régulièrement réparties sur un tour et ont plus de chances de solliciter une harmonique des aubes 7. Sur la figure 4b, la courbe 204 représente les sollicitations produites par le dispositif de distorsion de flux 100 de la , sur un tour du disque à aubes 7. Les sollicitations de la courbe 204 sont irrégulières, c’est-à-dire, les pics des sollicitations sont espacés par des distances inégales. Ceci permet de réduire significativement les risques d’exciter les aubes 7 suivants un mode propre de façon simple et peu coûteuse. Dispositif de distorsion de flux (100) configuré pour être monté dans une veine (2) d’écoulement de flux d’une machine d’essai, le dispositif comprenant une grille et un support de grille (101), ledit support de grille comprenant une partie annulaire interne (102) et une partie annulaire externe (104) reliées par des bras de renfort (106), ladite partie annulaire externe étant, coaxiale avec, et entourant ladite partie annulaire interne, lesdits bras de renfort (106) s’étendant radialement et étant réparties circonférentiellement autour d’un axe desdites parties annulaires interne et externe de sorte à former au moins trois intervalles (108) entre lesdits bras de renfort, dans lequel chaque deux intervalles (108) adjacents présentent des valeurs d’angles différentes. Dispositif (100) selon la revendication 1, dans lequel les valeurs d’angle de deux intervalles (108) adjacents présentent une variation de 8% à 20% l’un par rapport à l’autre. Dispositif (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le nombre de bras de renfort (106) est compris entre 3 et 12. Dispositif (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque intervalle (108) présente un angle compris entre 20° et 80°. Dispositif (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au maximum deux intervalles (108) formés par les bras de renfort (106) présentent la même valeur d’angle. Dispositif (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la partie annulaire externe (108) comprend des moyens de fixation configurés à coopérer avec des moyens de fixation de la machine d’essai (1). Dispositif (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le diamètre de la partie annulaire interne (102) est compris entre 5% et 20% du diamètre maximum de la veine (2), le diamètre interne de la partie annulaire externe (104) est égal au diamètre de la veine (2).. Dispositif (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque bras de renfort (106) obstrue moins de 4,5 % de la section radiale de Ia veine (2). Machine d'essai (1) comportant une veine (2) d'écoulement d'air dans laquelle est située au moins une roue à aubes (7) mobile en rotation selon un axe de la veine, laquelle machine comporte un dispositif de distorsion de flux (100) selon l’une des revendications 1 à 7, situé en amont de la roue à aubes mobile, dans le sens d'écoulement du flux d'air.