Etude de l'interaction roue-diffuseur dans une pompe centrifuge
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The objective of this study is to obtain a better knowledge of the unstationary phenomena, which appear under the effect of the rotor-stator interaction. Series of measurement by LDA were carried out. The obtained results were compared with those deduced from the modelling of the flow by CFD. The surveys carried out according to the angular position of the impeller and on a diffuser pitch made it possible to study the unstationary interaction of the two blade rows. The analysis and the interpretation of these measurements were facilitated by the programming and the creation of animations which reconstitute the space-time evolution of the flow field. The study shows the effect of the proximity of the vaned diffuser on the impeller internal flow at various operating conditions. The results clearly indicate the existence of a rotor-stator interaction. The unstationarity of the flow is influenced by the flow rate. At the nominal point of the rotor, the effect of the diffuser appears on the local flow in the impeller channels, while the local work seems to be unchanged. For the effect of the rotor on the diffuser, it results in a periodic flow at the entry of the diffuser; in this region the fluid attacks the diffuser with a variable incidence which remains however negative. The incidence is null at the best efficiency point of the machine. The diffuser inlet is approached by a homogeneous flow where the impeller wake has disappeared. At partial flow, the fluid attacks the diffuser with a positive incidence, which is at the origin of the appearance of a back flow at the leading edge of the diffuser near the walls. The extent of these zones depends at the same time on the flow rate and the relative position of the two blades rows. This behaviour of the flow is partially found by numerical modelling.
Abstract FR:
L'objectif de l'étude est d'obtenir une meilleure connaissance des phénomènes instationnaires liés à l'interaction roue-diffuseur. Les champs de vitesse obtenus expérimentalement par ALD ont été comparés à ceux déduits de la modélisation numérique. Les sondages réalisés en fonction de la position angulaire de la roue et sur un pas du diffuseur ont permis d'étudier l'interaction des deux rangées d'aubes. L'analyse et l'interprétation de ces mesures ont été facilitées par la programmation et la création d'animations qui reconstituent l'évolution temporelle et spatiale du champ de vitesse. L'étude montre l'effet de la proximité du diffuseur aubé sur l'écoulement dans la roue pour différentes conditions de fonctionnement. Les résultats indiquent clairement l'existence d'une interaction roue-diffuseur, l'instationnarité de l'écoulement est influencée par le débit traversant la machine. Au point nominal de la roue, l'effet du diffuseur se manifeste sur le débit local dans les canaux de la roue, tandis que le travail local de celle-ci semble être inchangé. Quant à l'effet de la roue sur le diffuseur, il se traduit par un écoulement périodique à l'entrée du col du diffuseur; dans cette zone le fluide attaque le diffuseur avec une incidence variable qui reste toutefois négative. L'incidence est nulle au débit de meilleur rendement de la machine, l'entrée du diffuseur est abordé par un écoulement homogène où disparaît le sillage dû à la roue. A faible débit, le fluide attaque le diffuseur avec une incidence positive qui est l'origine de l'apparition d'un écoulement de recirculation. Deux zones de recirculation apparaissent sur les flasques à la hauteur du bord d'attaque du diffuseur. L'étendue de ces zones dépend à la fois du débit et de la position relative des deux rangées d'aubes. Ce comportement de l'écoulement est partiellement retrouvé par la modélisation numérique.