EP2710268B1 - Procédé de soufflage dans un diffuseur de turbine à gaz et diffuseur correspondant - Google Patents

Procédé de soufflage dans un diffuseur de turbine à gaz et diffuseur correspondant Download PDF

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EP2710268B1
EP2710268B1 EP12728695.3A EP12728695A EP2710268B1 EP 2710268 B1 EP2710268 B1 EP 2710268B1 EP 12728695 A EP12728695 A EP 12728695A EP 2710268 B1 EP2710268 B1 EP 2710268B1
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air
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blowing
upstream
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Jérôme PORODO
Laurent Tarnowski
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Safran Helicopter Engines SAS
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Safran Helicopter Engines SAS
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Publication date
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    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the invention relates to a method of blowing air into a compression stage diffuser of a gas turbine, particularly in centrifugal or mixed type compressors.
  • mixed compressor it is to hear a structured compressor output wheel so that the air flow is at an angle between 0 and 90 ° relative to a radial direction.
  • the invention also relates to a compressor diffuser adapted to implement such a method.
  • the field of the invention is that of the operation of the compressors and the improvement of their performance, in particular the pumping margin.
  • the performance is particularly sensitive to the flow of air from the compressor impeller.
  • the function of the diffuser is to straighten this flow in order to optimize the transformation of the dynamic pressure of the air into static pressure.
  • a diffuser In general, a diffuser consists of blades inclined in a space formed between two flanges. The deflection carried out by the blades can cause air detachments on the intrados or extrados of the blades. Such detachments can lead to the stalling of air streams and, if the phenomenon is amplified, pumping.
  • the invention aims to combat more effectively the separation of the boundary air layer by actively stabilizing this layer.
  • the invention provides for re-energizing the boundary layer with air at higher pressure by a coupling blow / suction.
  • the subject of the present invention is a method of blowing air into a compression stage diffuser of a gas turbine compressor as defined by claim 1.
  • a diffuser comprises two flanges enclosing a plurality circumferential blades. The flow of air along the blades is from a leading edge to a trailing edge of the diffuser.
  • a coupling of an air injection into the airstream upstream of the diffuser is performed with a sample of air coming from the downstream vein by an air intake made on the side of the edges of the airstream. attack, upstream with respect to the trailing edges located downstream.
  • a blowing of the injected air occurs in the upstream vein downstream by this air intake.
  • the injection is oriented so that the injected air blows into the vein along the blades and / or flanges. A sample of this air is then made by suction in the vein on the side of the trailing edges, so that the pressure of the air taken is substantially greater than the air pressure flowing at the sampling.
  • the transition from a laminar boundary layer of the airflow to a turbulent layer is initiated and / or enhanced by increasing its energy level.
  • the injection can be oriented from 0 ° to about ⁇ 90 ° with respect to a normal injection face.
  • the air is injected as tangentially as possible to the injection face in the direction of the air flow.
  • Such blowing thus makes it possible to "stabilize" a boundary layer by rendering it turbulent when it is laminar, and thus to delay delamination because a turbulent boundary layer is intrinsically more stable than a laminar boundary layer.
  • this energy supply delays the onset of detachments.
  • the energy supply can also allow the bonding of the boundary layer.
  • the phenomenon of re-energization according to the invention can be reinforced by the effect "coanda" which appears when an air jet is close to a convex wall. This effect results in an attraction of the fluid towards the wall. This coanda effect can be maximized depending on the speed and the angle of ejection of the air at the sampling level.
  • the method according to the invention makes provision for withdrawing the air either downstream from the diffuser, in a subsequent grid of the stage or in a subsequent stage, or in the diffuser concerned, in particular near the trailing edge of the blades.
  • the invention also relates to a diffuser capable of implementing this method as defined by claim 7.
  • a centrifugal or mixed compressor type diffuser comprises two flanges enclosing a plurality of circumferential vanes.
  • At least one transverse upstream passage is made in the lower and / or upper surfaces of the blades and / or in a flange at at least one point of injection of air into the vein, located in the leading edge zone of the upstream side of the diffuser, according to the compression direction of the gas turbine.
  • This passage is able to form a coupling injection / sampling in the vein by recirculation in the diffuser and / or along the flange off diffuser.
  • the intake of air at at least one point in the trailing edge zone of the downstream side of the diffuser is achieved by suction in at least one groove formed along a flank of the blades and / or on the internal face of the flange.
  • downstream and upstream describe positioning with respect to the flow of airflows.
  • identical reference signs refer to the passages of the description in which the elements corresponding to these reference signs are defined.
  • an air flow F is first drawn into a fresh air intake sleeve 2, then compressed between the blades 3 of a centrifugal compressor wheel 4 and a cover 9.
  • the turbine is of axial symmetry around the X'X axis.
  • the compressor 5 is centrifuged here and the compressed flow F then exits radially from the impeller 4.
  • the flow exits inclined at an angle between 0 ° and 90 ° relative to a radial direction, perpendicular to the axis X'X.
  • the flow F then passes through a diffuser 6, formed at the outlet of the compressor 4, to be straightened and conveyed to the combustion chamber inlet channels 7.
  • the diffuser 6 consists of a plurality of curved blades 60, formed between two flanges at the periphery of the wheel 4 - here radially - and therefore of revolution about the axis X'X.
  • the figure 2a illustrates more precisely a perspective view of the diffuser 6 with blades 60 secured to two flanges 61.
  • each blade 60 has, in known manner, a so-called extrados face 6e and a so-called intrados face 6i.
  • these upper and lower faces 6i 6i extend longitudinally and substantially parallel to a mean surface Fm of the blade.
  • these faces are connected by a tapered leading edge 6a and a rounded trailing edge 6f, in the direction of flow of the air flows.
  • each blade 60 has plane flanks 6p integral with the flanges 61.
  • the blades have a change in thickness between their flanks 6p, sufficient to form grooves as described below. This thickness can reach several millimeters over 20 to 100% of the mean curvilinear abscissa Sm of the blade 60 along the average surface Fm.
  • a longitudinal groove 62 now appears.
  • This groove opens on the trailing edge 6f, without opening on the leading edge 6a.
  • This groove is made by machining the metal alloy material of the sidewall 6p of each vane 60, forming longitudinal walls 65, substantially parallel to the intrados face 6i and extrados 6e, and bottom 66 parallel to the sidewalls 6p.
  • the blade 60 is provided with a series of orifices 63 opening into the air duct V between the blades 60 via cylindrical blowing cavities 64.
  • the flows F1 may also or alternatively lead to the upper surface 6e.
  • the orifices 63 are aligned parallel to the leading edges 6a and leakage 6f.
  • These air blowing cavities 64 are inclined at an angle of between 0 and 90 ° downstream, for example 30 °, relative to the mean curvilinear abscissa Sm of the blade. Flows F1 open through the orifices 63 and blow in the vein V downstream. Part of these flows as well as other flows originating from adjacent blades are sucked, in the form of a flow Fi, from the vein V to the groove 62 in the region of the trailing edge 6f (at the trailing edge 6f in the example shown).
  • Flows Fi are then injected by suction into the groove 62 of the blade 60 on the upstream side where the pressure is lower.
  • Recirculation of the air flows via the groove between the trailing edge 6f and attacking zones 6a performs a suction / blowing coupling.
  • the re-energizing of the incoming air flows then makes it possible to stabilize these flows and to prevent their detachment or possibly to pick them up again if the detachment is initiated.
  • Suction at the trailing edge, or in areas close to the trailing edge also makes it possible to attenuate - or even eliminate - the potentially unstuck areas.
  • the cavities may open on the extrados side 6e, and / or these cavities may be replaced by one or more slots formed on a sidewall 6p.
  • Furrows can also be machined on the two opposite sidewalls 6p, retaining a central bottom portion 66 of the grooves.
  • FIG. 4a and 4b a second example of a dawn air sampling and blowing diffuser is illustrated by identical views that the Figures 3a and 3b .
  • the Figures 4a and 4b repeat the reference signs of the Figures 3a and 3b , which signs refer to the same elements already defined in the preceding passages, with reference to the Figures 3a and 3b .
  • the difference with the first example of the diffuser is the air flow suction means Fi in the groove 62 at the trailing edge 6f.
  • the flows Fi are reinjected via cavities 74 made in the intrados 6i on the trailing edge 6f side and opening into the groove 62.
  • the suction cavities are, in the illustrated example, substantially transverse. Alternatively, they may be inclined at an angle close to ⁇ 90 ° to the normal at curvilinear abscissa Sm of blade 60 as a function of configurations. They can also be replaced by slots such as blowing cavities 64.
  • Diagrams 5a to 5c relate to vanes 60 of grooves 62a to 62c respectively of constant width "e” and opening on the trailing edge 6f (groove 62a, diagram 5a), or of width "e” linearly variable as a function of the mean curvilinear abscissa Sm of the blade 60 (grooves 62b and 62c, diagrams 5b and 5c).
  • the groove may be opening (grooves 62a and 62c, diagrams 5a and 5c) or non-opening (groove 62b, diagram 5b) on the trailing edge 6f.
  • the trailing edge 6f When the groove is opening, the trailing edge 6f then has flanges 67 shaped to optimize the suction of air.
  • suction cavities 74 and injection 64 can lead to the same faces: intrados 6i (diagrams 5d and 5e) or extrados 6e (diagrams 5f and 5g). They can also lead to different faces: extrados 6e for the suction cavities 74 and intrados 6i for the reinjection cavities 64 (diagram 5h), or intrados 6i for the suction cavities 74 and extrados 6th for the reinjection cavities 64 (Figure 5i). Diagrams 5d to 5i show a groove 62b of linearly increasing width and non-opening.
  • the cavities or slots can be positioned and uncorked at any point along the length of the groove, with angles that can tend to ⁇ 90 ° from the normal to the curvilinear abscissa of the blade.
  • the grooves may, in general, extend over the entire length of the blade 60 or a minimum length, close to 0% of the total length.
  • grooves may be machined on the same sidewall 6p, for example two grooves, as shown in the diagrams 5j and 5k.
  • the grooves 6k and 6k' are substantially parallel along the blade 60.
  • FIG. 6a illustrates a front view of a third example of diffuser 60 according to the invention.
  • the air intake - always performed in the trailing edge region 6f of the diffuser 6 (arrow F2) is achieved by suction through an opening 70 made radially in the flange 61.
  • the air flows F3 are redirected upstream in a housing housing 71 substantially parallel to the diffuser 6, the housing 71 and the diffuser 6 having the flange 61 as a common wall. Blowing is done by reinjection flows F4 along the inner face 61i of the flange 61 through holes 72 formed in the region of the leading edge 6a of the diffuser 6.
  • the holes 72 are inclined relative to the flange 61 as it appears more precisely with reference to the enlarged schematic view of the figure 6b .
  • the diffusion of the air flow F4 is thus reinjected onto the face 61i of the flange 61 situated on the inside of the diffuser 6.
  • the re-energization of the air drop zones with a small amount of movement is then favored at the leading edge. of the broadcaster.
  • the cavities and slots are not necessarily cylindrical or partially cylindrical but can vary in section: prismatic, oblong, etc.
  • the transit housing can be formed in the housing or in the hub of the diffuser.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention se rapporte à un procédé de soufflage d'air dans un diffuseur d'étage de compression d'une turbine à gaz, en particulier dans les compresseurs de type centrifuge ou mixte. Par compresseur mixte, il convient d'entendre un compresseur structuré en sortie du rouet de sorte que le flux d'air fasse un angle compris entre 0 et 90° par rapport à une direction radiale. L'invention se rapporte également à un diffuseur de compresseur apte à mettre en oeuvre un tel procédé.
  • Le domaine de l'invention est celui du fonctionnement des compresseurs et de l'amélioration de leur performance, en particulier de la marge au pompage. La performance est en particulier sensible à l'écoulement d'air provenant du rouet du compresseur. Le diffuseur a pour fonction de redresser cet écoulement pour optimiser la transformation de la pression dynamique de l'air en pression statique.
  • De manière générale, un diffuseur se compose d'aubes inclinées dans un espace formé entre deux flasques. La déviation réalisée par les aubes peut provoquer des décollements d'air sur l'intrados ou l'extrados des aubes. De tels décollements peuvent conduire au décrochage des filets d'air et, si le phénomène s'amplifie, au pompage.
  • Il est donc nécessaire de maintenir une marge au pompage suffisante afin d'éviter les conséquences très néfastes du pompage, pouvant aller jusqu'à la destruction d'éléments du compresseur.
    • ÉTAT DE LA TECHNIQUE
  • Jusqu'à présent, pour tenter de stabiliser l'écoulement d'air et éviter le pompage, une partie de l'air pouvait être prélevée dans la veine en amont des aubages du diffuseur en détournant une partie de l'air en sortie du rouet et en le réinjectant au niveau des flasques du diffuseur, par exemple selon le procédé décrit dans le brevet US 6699008 . Mais ce système n'est pas optimal, car si la réintroduction de l'air dans le diffuseur peut améliorer la stabilité du compresseur, détourner de l'air en sortie du rouet peut provoquer de nouveaux problèmes de stabilité. De plus, réaliser une réintroduction sans générer de pertes supplémentaires est difficile, du fait que l'air en sortie rouet est à un plus faible niveau de pression statique que celui du lieu de réinjection.
  • Il est également connu de réaliser des cavités dans les extrados des aubes pour l'utiliser comme fluide de refroidissement comme décrit dans le document US 6 210 104 . Le document de brevet FR 2937385 , au nom de la demanderesse, décrit une amélioration de cette solution par augmentation progressive de la section transversale des cavités entre l'orifice d'aspiration et l'orifice de sortie. L'aspiration du fluide est alors homogénéisée sur les aubages. Cependant, il peut s'avérer nécessaire de rejeter à l'extérieur cet air prélevé, ce qui est préjudiciable au bilan global du cycle.
  • D'autres solutions prévoient une recirculation d'air provenant d'orifices formés près des bords d'attaque des pales puis redirigé dans la veine en amont des bords d'attaque de manière axisymétrique. Le brevet EP 2169237 met en oeuvre un tel agencement pour réduire les décollements avec une aspiration d'air sur les aubages, comme les brevets US 6 210 104 et FR 2 937 385 déjà cités. La réintroduction qui est faite en amont des aubages du diffuseur influe uniquement sur l'incidence au bord d'attaque du diffuseur. Les documents US-A1-2008/038112 , US-A-2399072 et US-A1-2008/118341 montrent des solutions similaires.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • L'invention vise à lutter plus efficacement contre le décollement de la couche d'air limite en stabilisant activement cette couche. Pour ce faire, l'invention prévoit de ré-énergiser la couche limite avec de l'air à pression plus élevée par un couplage soufflage/aspiration.
  • Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de soufflage d'air dans un diffuseur d'étage de compression d'un compresseur de turbine à gaz comme défini par la revendication 1. Un tel diffuseur comporte deux flasques enserrant une pluralité
    d'aubes circonférentielles. L'écoulement d'air le long des aubes s'effectue d'un bord d'attaque à un bord de fuite du diffuseur. Dans ce procédé, un couplage d'une injection d'air dans la veine d'air en amont du diffuseur est réalisé avec un prélèvement d'air provenant de la veine en aval par une prise d'air effectuée du côté des bords d'attaque, en amont par rapport aux bords de fuite situés en aval. Un soufflage de l'air injecté se produit dans la veine d'amont en aval par cette prise d'air. L'injection est orientée de sorte que l'air injecté souffle dans la veine le long des aubes et/ou des flasques. Un prélèvement de cet air est alors réalisé par aspiration dans la veine du côté des bords de fuite, de sorte que la pression de l'air prélevé est sensiblement supérieure à la pression d'air s'écoulant au niveau du prélèvement. Ainsi, la transition d'une couche limite laminaire de l'écoulement d'air vers une couche turbulente est amorcée et/ou renforcée par augmentation de son niveau d'énergie.
  • L'injection peut être orientée de 0° à environ ± 90° par rapport à une normale à la face d'injection. De manière avantageuse, l'air est injecté le plus tangentiellement possible à la face d'injection dans le sens de l'écoulement d'air. Ainsi, la transition d'une couche limite laminaire de l'écoulement d'air vers une couche turbulente est amorcée et/ou renforcée par augmentation de son niveau d'énergie.
  • Un tel soufflage permet ainsi de « stabiliser » une couche limite en la rendant turbulente lorsqu'elle est laminaire, et de retarder ainsi les décollements car une couche limite turbulente est intrinsèquement plus stable qu'une couche limite laminaire. Lorsque la couche limite est turbulente, cet apport d'énergie retarde l'apparition des décollements. De plus, même si le décollement de l'écoulement d'air est déjà amorcé, l'apport d'énergie peut également permettre le recollement de la couche limite.
  • Le phénomène de ré-énergisation selon l'invention peut être renforcé par l'effet « coanda » qui apparaît lorsqu'un jet d'air se trouve proche d'une paroi convexe. Cet effet se traduit par une attirance du fluide vers la paroi. Cet effet coanda peut être maximisé en fonction de la vitesse et de l'angle d'éjection de l'air au niveau du prélèvement.
  • Selon des formes de mise en oeuvre avantageuses, le procédé selon l'invention prévoit de prélever l'air soit en aval du diffuseur, dans une grille ultérieure de l'étage ou dans un étage ultérieur, soit dans le diffuseur concerné, en particulier à proximité du bord de fuite des aubes.
  • Dans le cas où l'air est prélevé dans le diffuseur, selon des modes plus particuliers :
    • le prélèvement d'air peut être réalisé sur les intrados et/ou extrados des aubes, et le soufflage sur les aubes intrados et/ou extrados ;
    • le prélèvement peut être réalisé sur les flasques de moyeu et/ou de carter du diffuseur et le soufflage sur les flasques ;
    • le prélèvement peut être réalisé sur les aubes et le soufflage sur les flasques ou inversement (par un prélèvement sur les flasques et un soufflage sur les aubes) ;
    • la vitesse d'éjection de l'air, lors de son injection, est choisie entre Mach 0,7 et 1, et l'angle d'éjection est choisi entre 60° et 90° par rapport à une normale à la face d'injection des aubes et/ou des flasques d'aspiration, afin de maximiser l'effet coanda.
  • L'invention se rapporte également à un diffuseur apte à mettre en oeuvre ce procédé comme défini par la revendication 7. Un tel diffuseur de compresseur de type centrifuge ou mixte comporte deux flasques enserrant une pluralité d'aubes circonférentielles. Au moins un passage amont transversal est réalisé dans les intrados et/ou extrados des aubes et/ou dans un flasque en au moins un point d'injection d'air dans la veine, situé en zone de bord d'attaque du côté amont du diffuseur, selon le sens de compression de la turbine à gaz. Ce passage est apte à former un couplage injection/prélèvement dans la veine par une recirculation dans le diffuseur et/ou le long du flasque hors diffuseur. Le prélèvement d'air en au moins un point en zone de bord de fuite du côté aval du diffuseur est réalisé par une aspiration dans au moins un sillon formé le long d'un flanc des aubes et/ou en face interne du flasque.
  • Selon certains modes de réalisation préférés :
    • l'injection est réalisée par au moins un passage amont transversal, réalisé dans les intrados et/ou extrados des aubes et qui débouche dans le sillon des aubes et/ou dans la face interne du flasque ;
    • les passages aval et amont transversaux sont formés par des cavités et/ou des fentes;
    • les passages présentent un axe central incliné par rapport à une normale à la face sur laquelle il débouche, avec un angle sensiblement compris entre 0 et ± 90°, de préférence un angle proche de 90° pour les passages amont et proches de 0° pour les passages aval ;
    • les passages peuvent être positionnés sensiblement sur toute la longueur de chaque sillon, du côté des extrados et/ou intrados, avec un passage amont et un passage aval par sillon ;
    • le sillon présente une largeur constante ou évolue linéairement en fonction de l'abscisse curviligne de chaque aube ;
    • le sillon est débouchant en bord de fuite et le bord de fuite présente alors des rebords courbes pour favoriser l'aspiration ;
    • le sillon s'étend sensiblement entre 1 et 100% de la longueur de chaque aube ;
    • les sillons sont au moins au nombre de deux, et sont disposés successivement ou parallèlement le long de chaque aube.
    PRÉSENTATION DES FIGURES
  • D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement :
    • la figure 1, une vue schématique en coupe partielle d'une turbine à gaz comportant un diffuseur d'air ;
    • les figures 2a à 2c, des vues en perspective d'un diffuseur à aubes avec un et deux flasques, ainsi que celle d'une aube isolée (figure 2c) ;
    • les figures 3a et 3b, des vues schématiques en coupe longitudinale et supérieure d'un premier exemple de diffuseur selon l'invention à prélèvement et soufflage d'air sur aube ;
    • les figures 4a et 4b, des vues schématiques en coupe longitudinale et supérieure d'un deuxième exemple de diffuseur à prélèvement et soufflage d'air sur aube selon l'invention ;
    • la figure 5, des vues supérieures de variantes d'aubes des premier et deuxième exemples selon des schémas 5a à 5i, et
    • les figures 6a et 6b, une vue frontale schématique et une vue de flasque agrandie d'un exemple de diffuseur à prélèvement et soufflage sur un flasque.
    DESCRIPTION DÉTAILLÉE
  • Les termes « aval » et « amont » qualifient des positionnements par rapport à l'écoulement des flux d'air. Sur toutes les figures, des signes de références identiques renvoient aux passages de la description dans lesquels les éléments correspondant à ces signes de référence sont définis.
  • En référence à la vue schématique en coupe partielle d'une turbine à gaz 1 d'hélicoptère selon la figure 1, un flux d'air F est d'abord aspiré dans une manche d'entrée d'air frais 2, puis comprimé entre les pales 3 d'un rouet 4 de compresseur centrifuge 5 et un couvercle 9. La turbine est de symétrie axiale autour de l'axe X'X.
  • Le compresseur 5 est ici centrifuge et le flux F comprimé sort alors radialement du rouet 4. Lorsque le compresseur est mixte, le flux sort incliné selon un angle compris entre 0° et 90° par rapport à une direction radiale, perpendiculaire à l'axe X'X.
  • Le flux F passe alors par un diffuseur 6, formé à la sortie du compresseur 4, pour être redressé et acheminé vers des canaux 7 d'entrée de chambre de combustion 8.
  • Pour effectuer ce redressement, le diffuseur 6 se compose d'une pluralité d'aubes courbes 60, formées entre deux flasques à la périphérie du rouet 4 - ici de manière radiale - et donc de révolution autour de l'axe X'X.
  • La figure 2a illustre plus précisément une vue en perspective du diffuseur 6 à aubes 60 solidarisées à deux flasques 61. Sur la figure 2b, où un flasque a été supprimé pour plus de clarté, chaque aube 60 présente, de manière connue, une face dite extrados 6e et une face dite intrados 6i. Comme illustré plus précisément sur l'aube 60 de la figure 2c, ces faces extrados 6e et intrados 6i s'étendent longitudinalement et sensiblement parallèlement à une surface moyenne Fm de l'aube. Dans l'exemple illustré, ces faces sont reliées par un bord d'attaque effilé 6a et un bord de fuite arrondi 6f, dans le sens d'écoulement des flux d'air. Transversalement aux extrados et intrados, chaque aube 60 présente des flancs plans 6p solidaires des flasques 61.
  • Les aubes présentent une évolution d'épaisseur entre leurs flancs 6p, suffisante pour y former des sillons comme décrit ci-après. Cette épaisseur peut atteindre plusieurs millimètres sur 20 à 100% de l'abscisse curviligne moyenne Sm de l'aube 60 le long de la surface moyenne Fm.
  • A l'aide des figures 3a et 3b, un premier exemple de réalisation d'un diffuseur à prélèvement et soufflage d'air sur aube va maintenant être décrit.
  • Sur la vue en coupe longitudinale de la figure 3a et la vue supérieure 3b, un sillon longitudinal 62 apparaît maintenant. Ce sillon débouche sur le bord de fuite 6f, sans être débouchant sur le bord d'attaque 6a. Ce sillon est réalisé par usinage du matériau d'alliage métallique du flanc 6p de chaque aube 60, formant des parois longitudinales 65, sensiblement parallèles aux faces intrados 6i et extrados 6e, et de fond 66 parallèlement aux flancs 6p.
  • De plus, l'aube 60 est pourvue d'une série d'orifices 63 débouchant dans la veine d'air V entre les aubes 60 via des cavités cylindriques de soufflage 64. Comme illustré par la figure 3b, des flux d'air F1 ainsi soufflés via les orifices 63 débouchent sur l'intrados 6i. Selon d'autres exemples de réalisation, les flux F1 peuvent également ou alternativement déboucher sur l'extrados 6e. Dans l'exemple, les orifices 63 sont alignées parallèlement aux bords d'attaque 6a et de fuite 6f.
  • Ces cavités de soufflage d'air 64 sont inclinées d'un angle compris entre 0 et 90° vers l'aval, par exemple de 30°, par rapport à l'abscisse curviligne moyenne Sm de l'aube. Les flux F1 débouchent par les orifices 63 et soufflent dans la veine V vers l'aval. Une partie de ces flux ainsi que d'autres flux provenant d'aubes adjacentes, sont aspirés, sous forme de flux Fi, de la veine V vers le sillon 62 dans la zone du bord de fuite 6f (au niveau du bord de fuite 6f dans l'exemple illustré).
  • Les flux Fi sont alors injectés par aspiration dans le sillon 62 de l'aube 60 du côté amont où la pression est inférieure. La recirculation des flux d'air via le sillon entre les zones de bord de fuite 6f et d'attaque 6a réalise un couplage aspiration/soufflage. La ré-énergisation des flux d'air entrants permet alors de stabiliser ces flux et d'empêcher leur décollement ou éventuellement de les recoller si le décollement était amorcé. L'aspiration en bord de fuite, ou dans des zones proches du bord de fuite, permet également d'atténuer - voire de supprimer - les zones potentiellement encore décollées.
  • Alternativement, les cavités peuvent déboucher du côté extrados 6e, et/ou ces cavités peuvent être remplacées par une ou plusieurs fentes formées sur un flanc 6p. Des sillons peuvent également être usinés sur les deux flancs 6p opposés, en conservant une portion centrale de fond 66 des sillons.
  • En référence aux figures 4a et 4b, un deuxième exemple de diffuseur à prélèvement et soufflage d'air sur aube est illustré par des vues identiques que les figures 3a et 3b. Les figures 4a et 4b reprennent les signes de référence des figures 3a et 3b, lesquels signes renvoient aux mêmes éléments déjà définis dans les passages précédents, en référence respectivement aux figures 3a et 3b.
  • La différence avec le premier exemple de diffuseur tient aux moyens d'aspiration de flux d'air Fi dans le sillon 62 au niveau du bord de fuite 6f. Selon ce deuxième exemple, les flux Fi sont réinjectés via des cavités 74 réalisés dans l'intrados 6i du côté du bord de fuite 6f et débouchant dans le sillon 62. Les cavités d'aspiration sont, dans l'exemple illustré, sensiblement transversales. Alternativement, elles peuvent être inclinées d'un angle proche de ± 90° par rapport à la normale à l'abscisse curviligne Sm de l'aube 60 en fonction des configurations. Elles peuvent également être remplacées par des fentes comme les cavités de soufflage 64.
  • D'autres variantes pour ces premier et deuxième exemples sont illustrées aux schémas 5a à 5k de la figure 5. Ces schémas montrent une aube 62 en vue supérieure
  • Les schémas 5a à 5c se rapportent à des aubes 60 de sillons 62a à 62c respectivement de largeur « e » constante et débouchant sur le bord de fuite 6f (sillon 62a, schéma 5a), ou de largeur « e » linéairement variable en fonction de l'abscisse curviligne moyenne Sm de l'aube 60 (sillons 62b et 62c, schémas 5b et 5c). Le sillon peut être débouchant (sillons 62a et 62c, schémas 5a et 5c) ou non débouchant (sillon 62b, schéma 5b) sur le bord de fuite 6f. Lorsque le sillon est débouchant, le bord de fuite 6f présente alors des rebords 67 conformés pour optimiser l'aspiration d'air.
  • Par ailleurs, les cavités d'aspiration 74 et d'injection 64 peuvent déboucher sur les mêmes faces : intrados 6i (schémas 5d et 5e) ou extrados 6e (schémas 5f et 5g). Elles peuvent également déboucher sur des faces différentes : extrados 6e pour les cavités d'aspiration 74 et intrados 6i pour les cavités de réinjection 64 (schéma 5h), ou intrados 6i pour les cavités d'aspiration 74 et extrados 6e pour les cavités de réinjection 64 (schéma 5i). Les schémas 5d à 5i montrent un sillon 62b de largeur linéairement croissante et non débouchant.
  • En outre, les cavités ou fentes peuvent être positionnées et débouchées en tout point de la longueur du sillon, avec des angles pouvant tendre vers ± 90° par rapport à la normale à l'abscisse curviligne de l'aube.
  • Les sillons peuvent, de manière générale, s'étendre sur toute la longueur de l'aube 60 ou sur une longueur minimale, proche de 0% de la longueur totale.
  • De plus, plusieurs sillons peuvent être usinés sur un même flanc 6p, par exemple deux sillons, comme illustrés sur les schémas 5j et 5k. Sur le schéma 5j, les sillons 6j et 6j' se succèdent le long de l'aube 60. Sur le schéma 5k, les sillons 6k et 6k' sont sensiblement parallèles le long de l'aube 60.
  • Par ailleurs, la figure 6a illustre une vue frontale d'un troisième exemple de diffuseur 60 conforme à l'invention. Dans cet exemple, le prélèvement d'air - toujours effectué en zone de bord de fuite 6f du diffuseur 6 (flèche F2) est réalisé par aspiration à travers une ouverture 70 réalisée radialement dans le flasque 61. Les flux d'air F3 sont redirigés vers l'amont dans un logement de carter 71 sensiblement parallèle au diffuseur 6, ce logement 71 et le diffuseur 6 ayant le flasque 61 comme paroi commune. Le soufflage est réalisé par réinjection des flux F4 le long de la face interne 61i du flasque 61 à travers des trous 72 formés dans la zone du bord d'attaque 6a du diffuseur 6.
  • Les trous 72 sont inclinés par rapport au flasque 61 comme cela apparaît plus précisément en référence à la vue schématique agrandie de la figure 6b. La diffusion des flux d'air F4 est ainsi réinjectée sur la face 61i du flasque 61 située du côté intérieur du diffuseur 6. La ré-énergisation des zones de files d'air à faible quantité de mouvement est alors favorisée en bord d'attaque du diffuseur.
  • L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Ainsi, les cavités et fentes ne sont pas nécessairement cylindriques ou partiellement cylindriques mais peuvent de section variée : prismatiques, oblongues, etc. Par ailleurs, lorsque le prélèvement et la réinjection d'air est réalisé à travers le flasque, le logement de transit peut être formé dans le carter ou dans le moyeu du diffuseur.

Claims (11)

  1. Procédé de soufflage d'air dans un diffuseur (6) d'étage de compression d'un compresseur (5) de turbine à gaz (1), ce diffuseur (6) comportant deux flasques (61) enserrant une pluralité d'aubes circonférentielles (60) et l'écoulement d'air (F) le long des aubes (60) s'effectuant d'un bord d'attaque (6a) à un bord de fuite (6f) du diffuseur (6), un couplage d'une injection d'air (F1) dans la veine d'air (V) en amont du diffuseur (6) avec un prélèvement d'air (Fi, F4) provenant de la veine d'air (V) en aval est réalisé par une prise d'air (64) du côté des bords d'attaque (6a), en amont par rapport aux bords de fuite (6b) situés en aval, par soufflage de l'air injecté (F1) dans la veine (V) d'amont en aval, l'injection étant orientée de sorte que l'air injecté souffle dans la veine (V) le long des aubes (60) et/ou des flasques (61), et par prélèvement de cet air (Fi, F4) par aspiration dans la veine (V) du côté des bords de fuite (6f) et caractérisé en ce que le procédé comprend l'injection dans chaque aube (60) puis recirculation jusqu'à la prise d'air (64) en bord d'attaque (6a) de l'aube (60) pour réaliser un couplage aspiration/soufflage, de sorte que la pression de l'air prélevé (Fi, F4) est supérieure à la pression d'air (F) s'écoulant au niveau du prélèvement.
  2. Procédé de soufflage selon la revendication 1, dans lequel l'air est prélevé soit en aval du diffuseur (6), dans une grille ultérieure de l'étage ou dans un étage ultérieur du compresseur (5), soit dans le diffuseur concerné (6), en particulier à proximité du bord de fuite des aubes (60).
  3. Procédé de soufflage selon la revendication 1, dans lequel le prélèvement d'air est réalisé sur les intrados (6i) et/ou extrados (6e) des aubes (60) et le soufflage sur les aubes (60).
  4. Procédé de soufflage selon la revendication 1, dans lequel le prélèvement est réalisé sur les flasques (61) de moyeu et/ou de carter du diffuseur (6) et le soufflage sur les flasques (61).
  5. Procédé de soufflage selon la revendication 1, dans lequel le prélèvement est réalisé sur les aubes (60) et le soufflage sur les flasques (61)
  6. Procédé de soufflage selon la revendication 1, dans lequel le prélèvement est réalisé sur les flasques et l'injection sur les aubages.
  7. Diffuseur de compresseur de type centrifuge ou mixte caractérisé en ce que le diffuseur de compresseur est apte à mettre en oeuvre le procédé de soufflage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel deux flasques (61) enserre une pluralité d'aubes circonférentielles (60), un passage amont transversal (64) est réalisé dans les intrados (6i) et/ou extrados (6e) des aubes (60) et/ou dans un flasque (61) en au moins un point d'injection d'air (64, 70) dans la veine (V), situé en zone de bord d'attaque (6a) du côté amont du diffuseur (6) selon le sens de compression de la turbine à gaz (1), apte à former un couplage injection/prélèvement dans la veine (V) par une recirculation dans le diffuseur (6) et/ou le long du flasque (61) hors diffuseur, le prélèvement d'air en au moins un point (Fi, 74, 72) en zone de bord de fuite (6f) du côté aval du diffuseur (6) étant réalisé par une aspiration dans au moins un sillon (62 ; 62a à 62c ; 6j, 6j' ; 6k, 6k') formé le long d'un flanc (6p) des aubes (60) et/ou en face interne (61i) du flasque (61).
  8. Diffuseur de compresseur selon la revendication précédente, dans lequel l'injection est réalisée par au moins un passage amont transversal (64, 70) dans les intrados (6i) et/ou extrados (6e) des aubes (60) qui débouche dans le sillon (62 ; 62a à 62c ; 6j, 6j' ; 6k, 6k') des aubes (60) et/ou dans la face interne (61i) du flasque (61).
  9. Diffuseur de compresseur selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel les passages aval et amont transversaux sont formés par des cavités (64, 74) et/ou des fentes.
  10. Diffuseur de compresseur selon la revendication précédente, dans lequel les passages (64, 74) présentent un axe central incliné par rapport à la normale à la face sur laquelle il débouche, avec un angle compris entre 0 et ± 90°, de préférence un angle proche de 90° dans le sens de l'écoulement pour les passages amont (64) et proches de 0° pour les passages aval (74).
  11. Diffuseur de compresseur selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel les passages (64, 74) peuvent être positionnés sur toute la longueur de chaque sillon (62 ; 62a à 62c ; 6j, 6j' ; 6k, 6k'), du côté des extrados (6e) et/ou intrados (6i), avec un passage amont (74) et un passage aval (64) par sillon.
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