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Investigations on thermo-mechanical modeling of abradable coating in the context of rotor/stator interactions

Investigations sur la modélisation thermo-mécanique du revêtement abradable dans le contexte d'interactions rotor/stator

Florence Nyssen
Alain Batailly


In modern turbomachine designs, the nominal clearances between rotating bladed-disks and the surrounding casings are reduced to improve aerodynamical performances. But the reduction of nominal clearances significantly increases the risk of occurrence of contacts between static and rotating components and may lead to hazardous interaction phenomena. A common technical solution to mitigate this issue consists in the addition of an abradable coating on the casing inner surface. Even so, contact interactions between the blade tips and this abradable coating may yield unexpected abradable wear removal phenomena. For that reason, recent researches have focused on the numerical simulation of rotor/stator interactions with wear removal mechanism of operating clearances while neglecting thermal effects. However, high temperature areas due to contact occurrence have been observed experimentally. These high temperatures are suspected to generate a self-excitation of the system due the abradable dilatation. Accordingly, the aim of this work is to investigate the numerical modeling of thermal effects in the abradable coating due to contact interactions.
Dans les conceptions modernes de turbomachines, les jeux nominaux entre les disques aubagés tournants et le carter environnant sont réduits pour améliorer les performances aérodynamiques. Mais la réduction des jeux nominaux augmente significativement le risque de contacts entre les composants statiques et rotatifs, et peut mener à des phénomènes dangereux d'interactions. Une solution technique usuelle pour réduire ce probìème consiste dans l'ajout d'une couche abradable sur la surface intérieure du carter. Des interactions de contact entre le bout des aubes et cette couche abradable peuvent mener à un phénomène d'usure imprévu. Pour cette raison, des recherches récentes se sont focalisées sur la simulation numérique des interactions rotor/stator avec des mécanismes d'usure des jeux en fonctionnement, en négligeant les effets thermiques. Cependant, des zones de hautes températures dues à des contacts ont été observées expérimentalement. Ces hautes températures sont suspectées de générer une auto-excitation du système du a la dilatation de l'abradable. Par conséquent, le but de ce travail est d'investiguer la modélisation numérique des effets thermiques dans la couche abradable suite à des interactions de contact. Mots-clés effets thermiques; revêtement abradable; interactions rotor/stator
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hal-02136824 , version 1 (22-05-2019)


  • HAL Id : hal-02136824 , version 1


Florence Nyssen, Alain Batailly. Investigations on thermo-mechanical modeling of abradable coating in the context of rotor/stator interactions. ISROMAC - 17th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery, Dec 2017, Hawaï, United States. ⟨hal-02136824⟩


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