En raison des exigences croissantes en matière d'efficacité des moteurs diesel, les turbocompresseurs sont soumis à des températures plus élevées. En conséquence, la vitesse du rotor et les gradients de température en fonctionnement transitoire sont plus sévères et donc les contraintes thermiques et centrifuges augmentent.
Pour déterminer plus précisément le cycle de vie des turbocompresseurs, la connaissance exacte de la répartition transitoire de la température dans la roue de turbine est essentielle.
Les différences de température élevées dans les turbocompresseurs entre la turbine et le compresseur entraînent un transfert de chaleur de la turbine vers le boîtier de roulement. Une solution plus précise a été obtenue en calculant le fluide au début du processus de refroidissement examiné en résolvant temporairement toutes les équations. Les résultats de cette approche ont très bien répondu aux mesures en régime transitoire et stationnaire, et le comportement thermique transitoire du corps solide a pu être reproduit avec précision.
D'autre part, dès 2006, des températures de gaz allant jusqu'à 1 050°C ont été atteintes dans les moteurs à essence. En raison des températures plus élevées à l’entrée de la turbine, la fatigue thermomécanique a été davantage mise en avant. Ces dernières années, plusieurs études liées à la fatigue thermomécanique dans les turbocompresseurs ont été publiées. Sur la base du champ de température prédit et validé numériquement dans la roue de turbine, des calculs de contraintes ont été effectués et des zones de contraintes thermiques élevées ont été identifiées dans la roue de turbine. Il est démontré que l'ampleur de la contrainte thermique dans ces zones peut être dans la même plage que l'ampleur de la contrainte centrifuge seule, ce qui signifie que la contrainte induite thermiquement ne peut pas être négligée dans le processus de conception d'une roue de turbine radiale.
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Référence
Ayed, AH, Kemper, M., Kusterer, K., Tadesse, H., Wirsum, M., Tebbenhoff, O., 2013, « Études numériques et expérimentales du comportement thermique transitoire d'une vanne de dérivation de vapeur à des températures de vapeur supérieures à 700 °C", ASME Turbo Expo GT2013-95289, San Antonio, États-Unis
R., Dornhöfer, W., Hatz, A., Eiser, J., Böhme, S., Adam, F., Unselt, S., Cerulla, M., Zimmer, K., Friedemann, W., Uhl, « Le nouveau moteur R4 2,0l 4V TFSI dans l'Audi A3 », 11. Aufladetechnische Konferenz, Dresde, 2006
Heure de publication : 13 mars 2022