Gérard BOIS

Les moteurs à combustion interne comportent des turbines centripètes fonctionnant avec des fluides compressibles. Description, principes thermodynamiques et écoulement : découvrez leur fonctionnement.

Comment dimensionner une turbine centripète de suralimentation ? C'est l'étude de l'écoulement dans la volute qui va permettre de répondre à cette problématique.

Quelles sont les conséquences de la présence d’un mélange initial liquide-gaz sur les performances des pompes rotodynamiques ? L’étude des phénomènes physiques en présence débute par le bilan des forces agissant sur une particule de gaz isolée dans le cas d’une roue axiale puis radiale véhiculant un liquide.

Les mécanismes physiques qui régissent les écoulements dans les turbomachines sont complexes, multiples et partiellement expliqués. Cet article propose une synthèse des méthodes de simulation numérique des écoulements à fluides incompressibles, conditions essentiellement tridimensionnelles, visqueuses et instationnaires, et qui traversent les différents organes fixes ou mobiles d'une turbomachine génératrice ou réceptrice. L’élaboration de modèles de simulation a permis des avancées considérables, et même si elles restent imparfaites et souvent approximatives, les méthodes de prédiction sont devenues des outils incontournables aux concepteurs de machines.

L'écoulement dans les turbomachines est généralement tridimensionnel, instationnaire, visqueux et turbulent. Cet article est dédié au support théorique et à la simulation numérique des écoulements tridimensionnels. Sont rappelées tout d’abord les équations régissant l'écoulement des fluides parfaits et leurs conditions d'application. La modélisation quasi-tridimensionnelle est abordée pour les fluides parfaits. Cela conduit à proposer une modélisation en fluide réel. Enfin, le dernier paragraphe est consacré aux équations de Reynolds instationnaires et aux modèles visqueux nécessaires à la fermeture des équations de la simulation numérique. De nombreux exemples illustrent cette dernière partie.