Étude et modélisation numérique des effets des conditions opérationnelles extrêmes sur les pales de turbine à gaz GE MS 3002

Benotmane, Yacine (2025). Étude et modélisation numérique des effets des conditions opérationnelles extrêmes sur les pales de turbine à gaz GE MS 3002. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1726

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Résumé

RÉSUMÉ

Le présent mémoire explore la durabilité des pales de turbine à gaz GE MS 3002, fabriquées à partir de l'alliage Inconel 718, face à divers scénarios de conditions opérationnelles extrêmes. À travers l'utilisation du logiciel ANSYS pour les simulations, cette étude évalue l'impact des forces aérodynamiques, ainsi que des variations de pression, de température et de vitesse de rotation, sur la résistance des pales. Ces simulations intègrent des conditions limites de flux spécifiques pour simuler des environnements industriels sévères, typiques des sites d'exploitation des turbines.

En appliquant la loi de fatigue S-N (Wöhler), ce travail modélise la relation entre l'amplitude des contraintes subies par les pales et leur durée de vie exprimée en nombre de cycles. Les résultats obtenus mettent en lumière l'influence significative de ces paramètres sur la prédiction de la durée de vie résiduelle des pales. Ils soulignent également l'importance de développer des stratégies de maintenance prédictive, soigneusement adaptées à chaque scénario opérationnel pour optimiser la performance des turbines. Cette approche vise non seulement à prolonger la durée de vie des turbines, mais aussi à minimiser les risques de défaillances prématurées, assurant ainsi une gestion efficace et durable des systèmes énergétiques.

ABSTRACT

The present thesis explores the durability of GE MS 3002 gas turbine blades, manufactured from Inconel 718 alloy, in the face of various scenarios of extreme operating conditions. Using ANSYS software for simulations, this study evaluates the impact of aerodynamic forces, as well as variations in pressure, temperature and rotational speed, on blade strength. These simulations incorporate specific flow boundary conditions to simulate severe industrial environments, typical of turbine operating sites.

By applying the S-N (Wöhler) fatigue law, this work models the relationship between the amplitude of stresses experienced by the blades and their service life expressed in number of cycles. The results highlight the significant influence of these parameters on the prediction of blade residual life. They also underline the importance of developing predictive maintenance strategies, carefully tailored to each operational scenario, to optimize turbine performance. This approach aims not only to extend the service life of turbines, but also to minimize the risk of premature failure, thus ensuring efficient and sustainable management of energy systems.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Mrad, Hatem
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Guyh, Dituba Ngoma
Mots-clés libres:	turbine à gaz, pale, Inconel 718, forces aérodynamiques, fatigue, durée de vie, S-N (Wöhler), Ansys, gas turbine, blade, Inconel 718, aerodynamic forces, fatigue, service life, S-N (Wöhler), Ansys
Divisions:	Génie > Maîtrise en ingénierie
Date de dépôt:	27 nov. 2025 13:13
Dernière modification:	27 nov. 2025 13:13
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1726

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