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Cours
Responsable(s) Saïd Hany Moustapha

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Préalables

Programme(s) : 7684
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MEC335    
             
 

Unités d’agrément

50,0 % 50,0 %
Total d'unités d'agrément : 58,8

Qualités de l’ingénieur

 













Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué

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Descriptif du cours

Acquérir des notions fondamentales sur le fonctionnement et la conception des systèmes de propulsion utilisés en aéronautique. S’initier à l'analyse et à la conception d'éléments constituant des systèmes de propulsion opérant sous diverses conditions. Comprendre les interrelations existant entre les lois de la mécanique des fluides, de la thermodynamique, du transfert de chaleur et de la résistance des matériaux dans le fonctionnement d'un moteur d'avion et les limitations imposées lors de la conception.

A la fin du cours l’étudiant sera en mesure :
• de décrire les divers types de turbomachines aéronautiques;
• d’expliquer les principes de base du fonctionnement d’une turbomachine aéronautique;
• d’analyser les différents composants et les performances d’un système de propulsion;
• de dimensionner une turbomachine aéronautique à partir des relations de base de thermodynamique et de mécanique des fluides.

Introduction aux systèmes de propulsion. Concepts de base de la dynamique des gaz. Sélection du cycle thermodynamique. Géométrie et performance des diffuseurs. Transfert d'énergie dans les turbomachines. Choix du nombre d'étages. Méthodologie du design et de prédiction de la performance des turbines axiales, des compresseurs et des centrifuges. Limitations mécaniques. Transfert de chaleur dans les systèmes de combustion et de refroidissement. Systèmes de contrôle.

Séances de laboratoire portant sur la réalisation en équipe d'un projet de conception. Utilisation de logiciels.





Objectifs du cours

Ce cours de 3 crédits a pour objectif d’introduire les étudiants aux principaux éléments des systèmes de propulsion en général et des turbines à gaz en particulier, et ce, dans le but de développer plus spécifiquement leurs compétences dans la conception et la caractérisation de ces dernières. De même, ce cours vise aussi à développer chez les étudiants une bonne synthèse des éléments de la mécanique des fluides, de la thermodynamique, du transfert de chaleur et de la résistance de matériaux nécessaires à la conception et l’analyse des turbines à gaz. Finalement, au terme du cours les étudiants devraient être en mesure:

 

  • De concevoir et de caractériser les principales composantes d’une turbine à gaz;
  • D’interagir professionnellement avec des praticiens spécialistes du domaine; Et
  • De pouvoir progresser de manière autonome dans un des champs de spécialisation du domaine des systèmes de propulsion et plus particulièrement des turbines à gaz.

Voici les différents thèmes que nous aborderons :

 

Conception d’aéronefs : Dimensionnement préliminaire –  Portance, traînée et poids – Dimensions de la cabine, vitesse de croisière et distance franchissable – Distance d’atterrissage – Considérations structurales.

 

Cycles des turbines à gaz : Cycle idéal et cycle réel – Refroidissement intermédiaire, postcombustion et régénération – Puissance massique et consommation de carburant – Effet du taux de compression et de la température d’entrée de turbine.

 

Propulsion : Poussée et rendement propulsif – Facteurs influençant la poussée – Turboréacteur, turbosoufflante et turbopropulseur – Tuyère de propulsion et augmentation de la poussée.

 

Transfert d’énergie et écoulement dans les turbomachines : Équation d’Euler – Triangles des vitesses – Réaction – Rothalpie – Terminologie des aubages – Portance et traînée – Écoulement tridimensionnel.

 

Pertes aérodynamiques : Types – Mécanismes – Coefficients de pertes – Rendement par étage et rendement global – Pertes de profil, à la chambre annulaire, secondaires et par débit de fuite – Réduction des pertes.

 

Turbines : Caractéristiques et applications – Turbines axiales et radiales – Coefficient de charge d’aubage, par étage et global – Vitesse spécifique – Turbines de compresseur et turbines de puissance – Modèles de refroidissement.

 

Compresseurs : Composants et équations – Compresseurs axiaux et centrifuges – Aubes directrices d’entrée – Facteur de glissement – Diffuseur – Marge de décrochage et d’étranglement.

 

Caractéristiques de performance : Groupes adimensionnels – Caractéristiques des étages – Diagrammes de performance – Facteurs de limitation – Pompage – Appariement des composants.

 

Processus de conception : Corde moyenne, écoulement traversant et profil aérodynamique – Sélection des paramètres – Conception bidimensionnelle et tridimensionnelle – Tendances en conception – Évolution de la conception et de la technologie.

 


Stratégies pédagogiques

  • Pratique et étude de cas de l’industrie;
  • Démonstration d’exemples concrets pouvant se produire en industrie;
  • Présentation des grandes tendances de l’industrie;
  • Travail en équipe des étudiants sur un projet réel de conception.




Coordonnées du personnel enseignant le cours

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