Pertes et bilan énergétique d’une turbomachine
Turbomachines - Bilan énergétique et applications

1.1 Classification des pertes

On peut classer les pertes d’une turbomachine selon deux optiques différentes :

• si l’on considère leur nature physique, elles se subdivisent en :

  • pertes aérodynamiques d’aubages (ou hydrauliques), qui ont pour cause essentielle la viscosité du fluide, et qui se manifestent principalement dans tout canal fixe ou mobile par un terme de perte de charge 1.2.1,

  • pertes par frottement de disque 1.2.2, dues à la viscosité du fluide, qui sont aussi des pertes aérodynamiques agissant sur les surfaces inactives du rotor,

  • pertes par fuites (ou volumétriques) 1.2.3, dues à ce que de faibles fractions du fluide empruntent les passages étroits qu’il faut nécessairement ménager entre le rotor et le stator afin d’éviter des contacts mécaniquement dangereux. Ces fuites suivent de ce fait une évolution particulière. On analysera séparément celles qui traversent les garnitures d’étanchéité et celles qui se produisent aux extrémités libres des aubages mobiles,

  • pertes mécaniques, qui correspondent à la puissance consommée par les organes (paliers, butée) dont le rôle est de maintenir le rotor en position, ainsi que par les auxiliaires de la machine (pompe à huile de graissage, variateur de vitesse, etc.) ;

• si l’on s’intéresse à la destination de la quantité d’énergie dissipée, on est amené à identifier des :

  • pertes internes, lorsque cette énergie dégradée est recueillie par l’écoulement principal,

  • pertes externes, lorsqu’elle échappe à ce dernier ;

• en combinant ces deux points de vue, on constate que :

  • les pertes aérodynamiques dans les aubages et les frottements de disque sont de nature interne,

  • les fuites se partagent...