Etude de l'interaction roue-diffuseur dans une pompe centrifuge

SOMMAIRE

CHAPITRE 1
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ........................................................................................................1
1.1. INTRODUCTION.......................................................................................................... 1
1.1.1. .............LES REGIMES PUREMENT INSTATIONNAIRES NON PERIODIQUES EN TEMPS ET
ASSOCIES A DES PHENOMENES TRANSITOIRES .................................................................... 3
1.1.2. PHENOMENES INSTATIONNAIRES PERIODIQUES PRESENTS HORS NOMINAL............... 3
1.1.3. ..........PHENOMENES INSTATIONNAIRES PERIODIQUES INDEPENDANTS DU REGIME DE
FONCTIONNEMENT ............................................................................................................. 3
1.1.3.1. Interaction potentielle ..................................................................................... 4
1.1.3.2. Interaction de tourbillon Von Karman............................................................ 5
1.1.3.3. Interaction tridimensionnelle visqueuse ......................................................... 6
1.1.3.4. Interaction de sillage ...................................................................................... 6
1.2. INTERACTION ROUE-DIFFUSEUR......................................................................12
CHAPITRE 2
DISPOSITIF EXPERIMENTAL .................................................................................................21
2.1. INTRODUCTION........................................................................................................ 21
2.2. PRESENTATION DE LA ROUE SHF...................................................................... 21
2.3. DIFFUSEUR AUBE.....................................................................................................22
2.4. ACCES OPTIQUE.......................................................................................................24
2.5. BANC D’ESSAIS..........................................................................................................24
2.5.1. CARACTERISTIQUES DE LA MACHINE D'ESSAIS....................................................... 28
2.6. INSTRUMENTATION................................................................................................29
2.6.1. DESCRIPTION DE LA CHAINE DE MESURE................................................................ 29
2.7. SECTIONS DE SONDAGE ........................................................................................ 33
2.8. TRAITEMENT ET CONDITIONNEMENT DES RESULTATS BRUTS ............ 36
CHAPITRE 3
ETUDE DE L’ECOULEMENT AU DEBIT NOMINAL .............................................39
3.1. ETUDE DE L’ECOULEMENT DANS LA ROUE...................................................... 39
3.1.1. INTRODUCTION ...................................................................................................... 39
I3.1.2. R* = 0.818 ............................................................................................................ 40
3.1.3. R* = 0.909 52
3.1.4. R* = 0.978 62
3.1.5. ETUDE DE L’INSTATIONNARITE DE L’ECOULEMENT ............................................... 73
3.2. ANALYSE DE L'ECOULEMENT DANS LE DIFFUSEUR ..................................... 79
3.2.1. INTRODUCTION ...................................................................................................... 79
3.2.2. CHAMP DE VITESSE ABSOLUE INSTANTANEE.......................................................... 79
3.2.3. EVOLUTION DE L’ANGLE ABSOLU DE L’ECOULEMENT............................................ 91
3.2.4. EVOLUTION DU DEBIT INSTANTANE ....................................................................... 95
CHAPITRE 4
INFLUENCE DU DEBIT SUR L’INTERACTION ROUE-DIFFUSEUR......99
4.1. INTRODUCTION........................................................................................................... 99
4.2. CHAMP DE VITESSE DANS LA ROUE .................................................................. 100
4.2.1. EVOLUTION EN FONCTION DU DEBIT .................................................................... 100
4.2.2. INFLUENCE DU DIFFUSEUR SUR L’ECOULEMENT INTERNE .................................... 105
4.2.2.1. R* = 0.818................................................................................................... 105
4.2.2.2. R* = 0.909 et R* = 0.978............................................................................ 111
4.2.2.3. Suivi de l’écoulement interne sur un pas du diffuseur ................................ 117
4.2.3. ECART DE LA VITESSE MOYENNE EN FONCTION DU DEBIT .................................... 121
4.3. TAUX DE FLUCTUATION DE LA VITESSE DANS LA ROUE .......................... 123
4.4. EVOLUTION DE L’ECOULEMENT DANS LE DIFFUSEUR A 0.8Q ............... 126 N
4.5. INFLUENCE DU DEBIT SUR L’INCIDENCE DE L’ECOULEMENT................ 130
4.5.1. INFLUENCE DU DEBIT SUR LA RECIRCULATION..................................................... 133
CHAPITRE 5
MODELISATION NUMERIQUE ............................................................................................137
5.1. INTRODUCTION......................................................................................................137
5.2. PRESENTATION LE CODE CFX .......................................................................... 137
5.2.1. GENERATEUR DE MAILLAGE CFX-TURBOGRID ................................................... 138
5.2.2. DEFINITION DU DOMAINE DE CALCUL .................................................................. 140
5.2.3. PRINCIPE DU CODE DE CALCUL CFX-TASCFLOW................................................ 141
5.2.3.1. Modèles de Turbulence ............................................................................... 143
5.2.3.2. Conditions aux limites................................................................................. 145
5.3. EXAMEN DES RESULTATS NUMERIQUES...................................................... 146
5.4. RESULTATS AU DEBIT Q* = 0.5 .......................................................................... 148
5.4.1. VITESSE RADIALE EN SORTIE DE ROUE ................................................................. 153
5.5. RESULTATS AU DEBIT AU Q* = 1.0.................................................................... 154
II5.5.1. CHAMP DE VITESSE EN SORTIE DE LA ROUE.......................................................... 154
5.5.2. C TEMPORELLE......................................................................... 156
5.6. CONCLUSION...........................................................................................................159
CONCLUSION ET PERSPECTIVES161
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES......................................................165
ANNEXES
ANNEXE 1
TAUX DE FLUCTUATIONS DE LA VITESSE TANGENTIELLE AUX DIFFERENTS DEBITS ........ 177
ANNEXE 2
TAUX DE FLUCTUATIONS DE LA VITESSE RADIALE AUX DIFFERENTS DEBITS .................. 183
ANNEXE 3
EVOLUTION SPATIO-TEMPORELLE DU CHAMP DE VITESSE A Q* = 0.8............................ 189
ANNEXE 4
CHAMP DE VITESSE RADIALE AUX DIFFERENTS DEBITS .................................................. 193


III