Modélisation CFD de l'effet des nouvelles configurations moteurs de Safran sur les propriétés des contrails dans le sillage d'un avion commercial

Un des principaux défis environnementaux du motoriste SAFRAN est d’identifier et de développer des technologies de rupture ultra-efficaces de réduction des émissions polluantes à la source (i.e. en sortie de moteur), et plus particulièrement celles dont les concentrations sont mal quantifiées ou proches des seuils fixés par la réglementation : les particules. Une des pistes explorées concerne l’architecture Open Rotor, pour équiper les prochaines générations d’avions monocouloirs à l’horizon 2030. Des pistes alternatives sont aussi étudiées basées sur des architectures conventionnelles au diamètre de soufflante plus important. Même si ces technologies peuvent atteindre un gain de 15% de consommation de carburant pour l’architecture la plus prometteuse (i.e. l’Open Rotor), aucune étude sur le devenir des émissions hors CO₂ (notamment les particules) n’a été réalisée à ce jour et la compréhension scientifique qui les contrôlent restent tout à fait insuffisante.

Le projet vise à développer des modèles physiques fiables pour caractériser les émissions particulaires et la fromation des contrails dans le sillage de l’aéronef. Les travaux de recherche se proposent de mettre en place des stratégies de couplage multi-physique et multi-échelle (aérothermodynamique, chimique et microphysique), ce qui permettra in fine, d’obtenir des résultats tout à fait novateurs dans ce domaine. Ainsi, la formation/évolution des traînées de condensation ainsi que la dispersion des émissions particulaires dans la phase tourbillonnaire jusqu’à environ 1km derrière l'avion, seront analysées à partir des modèles 3D CFD avec une approche Eulérienne-Lagrangienne de simulation des grandes échelles (LES) couplée à un modèle de microphysique avancée.

Le travail consitera à l'implantation des processus microphysiques détaillés, tels que l’activation des suies, la nucléation homogène/hétérogène et la condensation de la vapeur d’eau et des COV.

Finalement, des études paramétriques seront réalisées sur l’effet des conditions atmosphériques (humidité, température et pression ambiante) et l’influence des paramètres de conception du moteur sur l’évolution des cristaux de glace (contrails) permettront de mieux identifier des solutions innovantes pour réduire l’impact hors CO₂ des moteurs conçus par Safran.

https://aeroetslab.ca/

Ingénieur ou universitaire Mécanique des Fluides ou Énergétique avec Master 2

Intérêt pour la simulation numérique CFD et la programmation