Numerical Investigations of Flows and Heat Transfer in Turbine Disk Cavities

In gas turbines, the stator wells play a key role in the efficiency of the turbomachine. The research for performance gains requires a good understanding and an accurate modeling of the flows and heat transfers occurring in these areas. Within the framework of the European program main annulus gas path interaction (MAGPI) WP1, a two-stage axial turbine test rig provided an experimental database used to validate the computational fluid dynamics (CFD) models. The aim of this study is to setup a numerical methodology using the CFD solver ANSYSFluent to accurately predict the conjugate heat transfer in the stator well area. The validation of the methodology relies on thorough comparison of the results with the MAGPI WP1 experimental temperature/pressure measurements. A geometry with axial cooling injection through lock plate slot was chosen. A Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) three-dimensional sectorized CFD model of the turbine with conjugate heat transfer was used. It includes main gas path, cavities with labyrinths, disks rotor, the casing, and the nozzle guide vanes (NGV). Mixing planes are placed between the static and rotating frames. Different influences (mesh, turbulence model, thermal boundary conditions, radial labyrinths clearances) were studied and compared with experimental data. As a baseline, the first calculations were performed with a cooling flowrate chosen so that hot gas ingresses from the main stream into the stator well cavity. Good agreements between predicted and measured temperatures/pressures were observed, especially in the vicinity of the stator well. Discrepancies were spotted at the first rotor hub endwall and at the upstream wheelspace and will be discussed. Two other cooling configurations were conducted, one with cooling air exiting from the disk rim cavity to the main gas path and the other with the lowest cooling flowrate and so the highest ingress. Finally, the turbine performance under nonadiabatic conditions has been evaluated with an appropriate efficiency definition

Characterization and optimization of the heat treatment of cashew nutshells to produce a biofuel with a high-energy value

In the context of the fight against climate change and the development of renewable and new energies, the management of cashew nutshells is an issue. The physico-chemical and energetic properties of cashew nutshells show that they are good raw materials that can be used in thermochemical processes. Cashew nutshells were heated to temperatures of 300 ℃, 350 ℃ and 400 ℃ for 40 to 120 minutes to extract the liquid from the cashew nutshells. Biochar yields by mass were 46.5–52.8 wt%, 46.2–35.9 wt% and 37.8–30.3 wt% at temperatures of 300 ℃, 350 ℃ and 400 ℃, respectively. Biochar with high higher heating value and low residual oil content was obtained at a heating temperature of 300 ℃ for a time of 120 min. The biochar obtained under these optimum conditions has a residual oil content of less than 1 wt% and a higher heating value of 32.1 MJ·kg-1. The other two products, bio-oil and smoke, have higher heating values of 36 MJ·kg-1 and 10.2 MJ·Nm-3, respectively. Temperature and heating time improve the energy density and quality of biochar with low residual oil content. Heat treatment is therefore a promising technique for the production of an environmentally friendly and sustainable high energy solid biofuel from cashew nutshells

La danseuse coréenne Choi Seung-hee

Source : 現代資料出版「故郷へ」より。 La danseuse avait ouvert en 1946 à Beiping un Centre de Recherche en Danses d'Orient. La photo a été prise le 5 juin 1946 par l'Armée US lors de son rapatriement

Contorsionniste taïwanaise

Exif_JPEG_422 Numéro de contorsion lors d'un spectacle en salle par la Troupe acrobatique de Taïwan

Contorsionniste taïwanaise

Exif_JPEG_422 Numéro de contorsion lors d'un spectacle en salle par la Troupe acrobatique de Taïwan

Proposition d'une méthode 'générique' d'analyse de risques. Evolution d'une approche analytique déterministe et probabiliste vers une vision systémique, sociétale et réglementaire

National audienceDepuis une trentaine d'années la problématique des risques industriels a beaucoup évolué. Nous sommes passés d'une démarche déterministe et probabiliste, essentiellement centrée sur les procédés industriels, à une approche systémique qui souligne les points de vue quelquefois contradictoires des différents acteurs. L'importance du facteur humain et de la composante "gestion des risques" sont aujourd'hui reconnus. Les dysfonctionnements observés mettant en cause ces aspects sont de plus en plus nombreux et constituent les domaines où des progrès sensibles sont attendus

Influence des pertes thermiques sur les performances des turbomachines

Résumé en français : Dans les turbomachines conventionnelles, l estimation des performances (rendement, puissance et rapport de pression) se fait en général en admettant l adiabaticité de l écoulement. Mais, de nombreuses études ayant montré l influence négative des échanges thermiques internes et externes sur les performances des petites turbomachines dans les faibles charges et aux bas régimes, cette hypothèse ne peut plus être recevable. L objectif principal de cette thèse est de contribuer à lever l hypothèse d adiabaticité.Une étude préalable de l état de l art a permis de relever les différents types de transferts thermiques dans les turbomachines et de circonscrire notre étude.Puis, une analyse exergétique généralisée, ayant pour but la prise en compte des deux principes de la thermodynamique, a été effectuée et l évolution de l indice de performance caractérisant le niveau d énergie récupérable en fonction des échanges thermiques est étudiée.Les performances des turbomachines à fluide compressible sont généralement représentées sous forme graphique dans des systèmes de coordonnées adimensionnelles établies avec l hypothèse d adiabaticité. Ces cartographies couramment utilisées par les exploitants et constructeurs ne conviennent pas aux machines fonctionnant avec transferts thermiques. L étude de la similitude des turbomachines thermiques à fluide compressible présentée dans ce travail, propose de nouvelles coordonnées adimensionnelles pouvant être utilisées aussi bien en adiabatique que dans les écoulements avec transferts thermiques.Enfin, nous proposons un protocole de mesures et un modèle numérique pour l évaluation des transferts thermiques dans un turbocompresseur.Certains résultats obtenus montrent que les performances calculées avec l hypothèse d adiabaticité de l écoulement du fluide sont surestimées. Les nouvelles lois de la similitude proposées généralisent le théorème de Rateau au fluide compressible fonctionnant dans n importe quelle condition et permettent de calculer les échanges thermiques à chaud à partir des résultats d essai à froid. Une donnée supplémentaire (température de refoulement) est néanmoins nécessaire pour la prédiction complète des performances et des échanges thermiques.Le modèle numérique de calcul des échanges thermiques proposé donne des résultats en accord avec ceux attendus, mais nécessite des données réelles issues de mesure sur banc pour une validation complète.Résumé en anglais : In the conventional turbomachines, calculations are done assuming adiabatic flow. But, the negative influence of external and internal heat exchange on the performance of small turbomachines at low loads and low speeds have been shown by many studies in the literature. Then, this assumption is no longer admissible. The main objective of this thesis is to help remove the assumption of adiabaticity.A study of the state of art has identified the different kinds of heat transfer and defined the limits of our investigations.Afterwards, a generalized exergy analysis whose main goal is to take into account the two principles of thermodynamics has been made and the variation of exergy performance versus heat transfer has been studied.The maps currently used are made with the assumption of adiabaticity. The laws of similarity in turbomachines working with compressible fluid studied propose new dimensionless coordinates that can be used in any operating condition (adiabatic or not).Finally, we present a measurement protocol and a numerical model for calculating heat transfer in a turbocharger.Some results from our work indicate that the performance of thermal turbomachinery announced regardless of thermal heat exchanges are found to be overestimated.The new laws of similarity proposed generalize the Rateau s theorem to compressible fluid flow in any operating condition and can be used to calculate heat transfer from adiabatic test results. Supplementary information is still required for the complete prediction of performance and heat transfer.The numerical model for calculating heat transfer gives some results that are in agreement with those expected. But actual data from test bench are required for complete validation.PARIS-CNAM (751032301) / SudocSudocFranceF