Développement d’algorithmes d’analyse de signaux blade-tip timing dans un contexte non linéaire

1) Contexte industriel

Le projet de recherche proposé vise à développer un outil numérique permettant de générer numériquement des signaux blade-tip timing associés à des phénomènes vibratoires linéaires et non linéaires pour des aubes de turbomachines (telles que les moteurs d’avion ou encore les turbines de production d’électricité). Une attention particulière sera portée au traitement de ces signaux pour assurer qu’ils soient représentatifs de signaux obtenus expérimentalement. Sur base de ces signaux, le projet de recherche permettra de développer et de valider des algorithmes d’analyse dédiés à la prédiction de phénomènes vibratoires non linéaires tels que le contact ou le frottement entre des composants de la turbomachine. L’ensemble des développements effectués dans le cadre de ce projet—incluant les codes et algorithmes—sera diffusé librement sur internet.

Le travail de recherche sera effectué en collaboration entre le Laboratoire d’Analyse Vibratoire et Acoustique (LAVA) de Polytechnique Montréal au Canada, et le laboratoire Gabriel Lamé de l’Institut National des Sciences Appliquées Centre Val de Loire, en France. Le candidat recruté travaillera sous la supervision de deux encadrants (Alain Batailly et Benoit Magnain), à Montréal, dans les locaux du LAVA.

2) Problématique et objectifs

Le projet de recherche se décompose en trois objectifs principaux.

obj 1 : développement du jumeau numérique d’un système d’acquisition de signal tip timing. Sur base d’outils numériques existant au laboratoire et reposant sur une procédure d’intégration temporelle, cet objectif consiste à développer une procédure d’extraction des signaux tip timing associés à tout type de simulation (réponse forcée, dynamique linéaire, dynamique non linéaire. . .) effectuée.

obj 2 : implémentation et validation d’algorithmes d’analyse de signaux tip-timing. Plusieurs procédures d’analyse de signaux tip-timing ont récemment été développées. Le jumeau numérique issu de l’objectif 1 permettra la mise en place d’un cadre de comparaison idéal pour ces procédures dans un contexte linéaire. Une attention particulière sera portée aux procédures permettant de prédire le degré de désaccordage des roues aubagées.

obj 3 : développement d’algorithmes d’analyse de signal tip timing en dynamique non linéaire. Le dernier objectif du projet de recherche doit permettre de développer une procédure d’analyse de signaux tip-timing permettant de détecter l’apparition de phénomènes vibratoires non linéaires liés à des contacts structurels ou des frottements lors de la rotation de la roue aubagée.

3) Organisation du laboratoire

Le candidat sera intégré à l’équipe du LAVA, qui comprend plusieurs étudiants gradués (maîtrise recherche et doctorat) ainsi que des chercheurs post-doctorants qui travaillent tous en lien étroit avec la modélisation et la simulation de phénomènes vibratoires non-linéaires dans les moteurs d’avion. Les développements seront tous effectués avec le langage de programmation Python. Le candidat bénéficiera de l’infrastructure de recherche numérique du LAVA (site wiki, plateforme Gitlab, serveur de données et plusieurs serveurs de calculs) afin de pouvoir effectuer des campagnes de simulation de grande envergure sur des modèles industriels. Au cours de son doctorat, le candidat aura l’opportunité d’encadrer des étudiants en stage (habituellement des étudiants en fin de cycle ingénieur réalisant leur travail de fin d’études au LAVA).