Essais & Simulations n°125

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EuroSAtory DoSSiEr le chauffage en temps réel (commutation des antennes, cycles de chauffage adaptés aux contraintes environnementales) et de réduire au maximum l’énergie dédiée au dégivrage. Maîtrise des fuites hyperfréquence De par nature, la cavité est une « cage de Faraday » imparfaite car elle comporte deux ouvertures qui sont traversées par le flux d’air et, non modifiables géométriquement (maille de la grille par ex.), pour des critères aérodynamiques. Pour garantir la sécurité du personnel durant les essais à forte puissance, des solutions matérielles ont été conçues et réalisées. Elles permettent de limiter les niveaux de fuite pour le rendre compatible des normes NF. Tous ces points sont détaillés dans l’article. LA MAQUETTE NUMérIQUE Une première étape a permis la prise en compte de la structure (fournie par Turbomeca sous Catia) dans le logiciel ANSYS (code d’électromagnétisme). Les premiers calculs, réalisés sans matériau absorbant, ont été faits en injectant une onde électromagnétique dans le plan de la grille. Ils ont permis d’avoir la cartographie des champs électromagnétiques dans la cavité et les énergies déposées sur les parties à chauffer, optimiser le maillage et, in fine, valider le modèle numérique. LES PEINTUrES ABSOrBANTES Constituées à partir de formulations à base d’un liant époxy, elles sont chargées d’un mélange de poudres actives à propriété magnétique. Elles ont été réalisées, caractérisées en hyperfréquence sur des tores dans une ligne APC7 avec un analyseur de réseau (permittivité et perméabilité complexe). Un échantillon de grille peinte a été placé en sortie d’un guide d’onde de puissance, pour être chauffé. Les mesures d’élévation en température en plusieurs points ont été comparées aux simulations. On note une bonne corrélation entre les mesures et les simulations (courbes à droite), l’écart étant dû à une incertitude au niveau de l’homogénéité de l’épaisseur de la peinture déposée. Figure 3 : Plan Catia d’origine et structure maillée Annexe 2 Grille revêtement actif (PU) Cartographie en température suivi par caméra IR • Figure 4 : Energie déposée dans les pales RESCOLL, Société de Recherche – 8, Allée Geoffroy St Hilaire CS 30021 – 33615 Pessac CEDEX, FRANCE Tel : + 33 547 74 69 00 Fax : + 33 547 74 80 13 e-mail : rescoll@rescoll.fr www.rescoll.fr Figure 5 : Chauffage grille: Montage d’essai, mesures, simulations ESSAIS & SIMULATIONS • N° 125 • Mai-Juin 2016 I57

DoSSiEr EuroSAtory LA MAQUETTE D’éTUDE Fournie par Turbomeca à partir de sous- ensembles d’une entrée d’air moteur, elle est constituée : • d’un carter structurant (à grande inertie thermique) servant de support à l’ensemble des pièces constituant le conduit et le système d’orientation des pales, • d’un conduit d’air constitué de 2 pièces coniques (interne et externe) en matériau composite carbone, • d’une grille métallique monobloc (maille de la grille : 5 mm) et d’un simulateur de pales recouvert des peintures microondes précitées, Figure 6 : Simulateur de pales Elles avaient pour but : • d’avoir une première approche du chauffage des pales recouvertes de matériau magnétique par micro- ondes • de recaler les simulations numériques par des essais faits dans les conditions de laboratoire à température ambiante et sans flux d’air • de les valider à des températures négatives par des essais en étuve • d’extrapoler aux conditions rencontrées dans le PAG (avec flux d’air) Le recalage • Fait avec une seule antenne et à température ambiante de 20 °C, il montre un bon accord entre la modélisation et la mesure (les dynamiques de température sont les mêmes, mais les échelles présentées sont de couleurs différentes). Le chauffage est quasi- uniforme sur le quart éclairé par l’antenne en vis- à- vis. • de quatre antennes monopole placées sur un même plan à 90° à mi- distance grille- pales, • d’un magnétron de laboratoire pouvant générer 1 kW rayonné. LA cOMPArAISON cALcULS- MESUrES Les champs électromagnétiques ont été calculés avec le logiciel ANSYS- HFSS. Les énergies électromagnétiques déposées sur les parties chauffées ont été utilisées comme données d’entrée pour le logiciel ANSYS thermique. Celui- ci a pris en compte les conductivités thermiques des peintures et de leurs supports métalliques (inox ou cuivre), le coefficient d’échange moyen avec l’air ambiant et fourni la cartographie thermique surfacique des pales à l’équilibre. Les comparaisons simulations- essais n’ont pu être faites que sur les pales, compte tenu de l’impossibilité de modéliser finement la grille (simulée par une impédance de surface équivalente) avec les moyens de calcul disponibles. Elles ont été complétées par des mesures de température (par thermo graphie iR et thermo couples) sur la maquette complète (grille et pales peintes). Figure 7 : Comparaison simulation essais (1 antenne) La validation • À partir du modèle recalé ci- dessus, les calculs ont été réalisés avec 2 antennes alimentées simultanément pour des températures ambiantes de - 10 °C et - 20 °C sans flux d’air et comparés à des essais en étuve aux mêmes températures. Ils ont permis de conclure que les températures maximales obtenues en simulation et en essai sont quasiidentiques et les cartographies thermiques très proches. Figure 8 : Simulations : Températures des pales (positions fermée et ouverte) 58 IESSAIS & SIMULATIONS • N° 125 • Mai-Juin 2016