Contribution à l'analyse phénoménologique des écoulements instationnaires dans les turbomachines : étude du couplage pompe-circuit et rotor-stator
Institution:
Grenoble INPGDisciplines:
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L'instationnarite de l'ecoulement au sein des turbomachines s'explique surtout par les interactions rotor-stator, lesquelles, presentes pour tous les regimes de fonctionnement, engendrent fatigue du materiel et nuisance acoustique. Les interactions d'aubage (de sillage, tridimensionnelle et potentielle) sont la source principale retenue d'instationnarite. Un modele numerique de l'interaction potentielle permet de souligner l'importance de deux parametres : la frequence reduite qui caracterise l'instationnarite de l'ecoulement, et le jeu entre la roue et le bec de volute qui modifie considerablement les amplitudes des fluctuations. La comparaison des resultats experimentaux et d'un calcul navier-stokes instationnaire de l'ecoulement au sein d'une pompe centrifuge revele la forte influence des conditions aux limites, notamment sur l'evaluation des fluctuations de pression. Nous proposons un calcul couple pompe-circuit pour ne plus fixer des conditions aux limites arbitraires. L'etude de l'ecoulement au sein du circuit est abordee grace aux equations d'allievi dont la modelisation, ainsi que la realisation de differents tests numeriques montrent combien le choix du schema des pertes de charge et la position des sources de fluctuation au sein des circuits sont importants. Une technique de couplage entre le code navier-stokes instationnaire et celui du circuit permet d'etudier differentes configurations machine-circuit, lesquelles confirment la necessite du calcul couple et temoignent de l'influence de la geometrie de la pompe et des conduites sur l'amplitude des fluctuations de pression au sein de la volute. Il est ainsi demontre que la pompe est source de fluctuation de debit, dont l'amplitude depend essentiellement de sa geometrie. Les resultats obtenus permettront de fournir aux numericiens des conditions aux limites adequates ainsi que de prevoir le comportement acoustique de la pompe en fonction de sa geometrie et de sa position au sein des circuits.