FICHE PROJET / PROJECT SHEET   INDIA-5 CRIAQ
Projet/ Project
Technologie des joints de jante des turbines à gaz
Turbine Rim Seal Research
Valeur totale/ Total value
$654,835
Années/ Years
3
Autre financement/ Other fundings
PSR-SIIRI 144
Statut/ Status
In progress
Début du projet/ Start
SEP-01-2008
Mise à jour/ Update
FEB-25-2010
No.
INDIA-5
Chercheur principal et leader industriel/ Principal Investigator and Industrial Leader
Participant Organisation/Organization
Dumas, Guy Université Laval
Caron, Jean-François Pratt & Whitney Canada
Partenaires/ Partners
Organisation/Organization
National Aerospace Laboratories
Université Laval
Infotech Enterprises Ltd
Pratt & Whitney Canada
Pratt & Whitney Canada
 
Nombre d'étudiants impliqués sur ce projet : / Number of students
Bac/ Undergraduate
0
Maîtrise/ Master
1
Doctorat/ Doctorate
1
Post-Doc
0
Description du projet/ Project Description
Dans le domaine des turbines à gaz, il est d'usage de purger le joint de jante par un jet d'air froid afin de maintenir à des températures acceptables la région d'attachement des pales et du disque de la turbine. Cette injection d'air permet un refroidissement des composantes en plus de contrer directement l'ingestion des gaz chauds dans la cavité entre le disque tournant et l’enceinte fixe. Lorsque les conditions d'opération s'accentuent, une augmentation du débit de refroidissement dans le joint de jante devient nécessaire. Bien qu'efficace pour contrôler l'échauffement excessif et maintenir la résistance à la corrosion, d'importantes pénalités y sont associées: puissance et efficacité réduites. Ainsi, la problématique du joint de jante a été identifiée comme étant la partie du système d'écoulement interne où une amélioration technologique a le meilleur potentiel d'augmenter significativement l'efficacité des turbines et de réduire leur consommation de carburant. Bien que certaines études existent déjà concernant soit l'étanchéité des joints de jante en fonction de la pression ou soit la chute de rendement en fonction du débit de refroidissement, très peu est encore connu au niveau des interactions dynamiques entre ces deux systèmes. C'est ce que ce projet adressera par le biais d'expérimentations et de simulations numériques à différentes conditions paramétriques non-dimensionnelles. L'objectif est d'établir les relations causes-à-effets affectant l'étanchéité du joint de jante et l'efficacité de la turbine en fonction des modifications géométriques du joint qui doivent par ailleurs viser une réduction des coûts de fabrication. 
Les partenaires étrangers sont:  JJ. Isaac, NAL, Bangalore, V. Krishnamoorthy, InfoTech, Bangalore et T.K. Vashist, Infotech, Bangalore.
Pratt & Whitney Canada designs and manufactures gas turbine engines for a variety of applications. All gas turbines involve propulsive hot gas flow, rotating blades and stationary casing. The small gap between the rotating disc supporting the blades and the stationary wall is called the "disc cavity", and ideally, it should be closed by the "turbine rim seal" so as to minimize the ingestion of hot gas into the rotor-stator disc cavity. Pratt & Whitney's engineers have recently identified the turbine rim seal as a critical part of the internal air system where improved technology is likely to result in significant turbine efficiency improvements and fuel burn reductions. 
To address this important issue, P&WC is assembling a proposal for research work on gas turbine rim seal performance which should involve several partners: 1- the CRIAQ (Consortium de Recherche et d'Innovation en Aérospatiale au Québec), 2- a Québec-based university, 3- P&WC (as manager of the whole initiative), and 4- Infotech and NAL (National Aerospace Laboratory) in Bangalore, India.
 
Objectifs/ Objectives
L'objectif est d'établir les relations causes-à-effets affectant l'étanchéité du joint de jante et l'efficacité de la turbine en fonction des modifications géométriques du joint qui doive
Objective 1: To develop a design system for rim seal purge flow and gas path interactions The aim of the proposed project is to undertake studies of rim seal performance and gas path aerodynamic interactions with the objective to co-optimize both subsystems while providing the best system level performance. Given dimensions and operating conditions, the design system has to be able to establish the minimum flow rate that prevents hot gas ingestion effectively without compromising turbine efficiency. The design system has to meet the cycle time and fidelity requirements of engine concept optimization and preliminary design phases.

Objective 2: To develop a high fidelity modeling capability (CFD) for detailed rims seal and rim cavity momentum and mass transfer analyses.
The 3D prediction models should provide accurate and physical details of the transport mechanism inside the rim cavity.
 
16 avril 2008 - Présentation par Steve Julien au nom du prof. Guy Dumas (U. Laval) au cours du symposium CRIAQ-Inde, organisé dans le cadre du 4e Forum de recherche du CRIAQ à Monréal
April 16, 2008 - Presentation by Mr. Steve Julien on behalf of prof. Guy Dumas (U. Laval) during the CRIAQ-India Symposium organized as part of the 4th CRIAQ Research Forum in Montreal