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Auteur(s)
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Jean POULAIN : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - Ancien élève de l’institut Von Karman - Conseiller scientifique de l’Association française des constructeurs de pompes
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Lire l’articleINTRODUCTION
L ’article « Pompes rotodynamiques » fait l’objet de plusieurs articles :
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Pompes rotodynamiques- Présentation. Description Présentation et description
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[B 4 302] Fonctionnement
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Pompes rotodynamiques- Projet d’une pompe Projet d’une pompe
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Pompes rotodynamiques- Problèmes mécaniques particuliers Problèmes mécaniques particuliers
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Pompes rotodynamiques- Exploitation Exploitation
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres articles.
L’écoulement à l’intérieur d’une turbomachine, est toujours d’une grande complexité. Il est instationnaire et tridimensionnel, c’est‐à‐dire qu’il dépend du temps et de trois variables d’espace. Sans une simplification préalable, il ne peut être ni analysé par des moyens de calcul simples, ni même décrit ou expliqué par les moyens ordinaires de la communication.
On est donc amené à représenter l’écoulement par des grandeurs fictives. En un point donné, la pression et les différentes composantes du vecteur vitesse que l’on considère sont des valeurs moyennées dans le temps. Sur une surface donnée, par exemple à la sortie d’une roue centrifuge, les pressions et les vitesses que l’on considère sont des valeurs moyennées sur l’ensemble de la surface.
On raisonne comme si l’écoulement était uniforme et ne dépendait que d’une seule variable d’espace. Dans le cas d’une pompe purement centrifuge, cette variable d’espace est le rayon.
On suppose aussi, dans la théorie simplifiée, que les surfaces d’écoulement sont axisymétriques, alors qu’elles sont en fait gauches entre deux aubes successives d’une roue ou d’un diffuseur.
De telles simplifications ont permis les développements rapides qu’ont connu les turbomachines depuis leur origine. Elles sont donc à la fois nécessaires, traditionnelles et justifiées par l’expérience, mais ne permettent plus toujours, aujourd’hui, d’expliquer ce que l’on constate sur une pompe, et nous aurons à nous en écarter plusieurs fois dans les paragraphes qui vont suivre.
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2. Fonctionnement en dehors du point nominal
2.1 Courbes caractéristiques d’une pompe centrifuge
La courbe caractéristique d’une pompe est le lieu des points de fonctionnement (h, Q) que l’on obtient lorsque l’on modifie le débit par action sur un organe de réglage.
2.1.1 Courbe caractéristique idéale
Par courbe caractéristique idéale, on entend celle qui correspond à un fonctionnement sans pertes et dont toutes les grandeurs peuvent être déduites du triangle des vitesses.
Considérons le triangle des vitesses de la figure 24a et examinons comment il se modifie lorsque le débit de la pompe s’écarte en plus ou en moins du débit nominal, pour une vitesse de rotation fixe, qui reste égale à la vitesse de rotation nominale. Nous supposons que l’angle de sortie du fluide n’est pas modifié et reste égal à β 2 , ce qui est exact pour un nombre d’ailes infini et demeure une approximation raisonnable pour les nombres d’aubes finis que l’on rencontre dans la pratique (figure 14).
Dans ces conditions, la vitesse relative W 2 à la sortie de la roue n’est pas modifiée en direction, mais seulement en amplitude ; la composante tangentielle de W 2 est ainsi proportionnelle au débit : W u2 = kQ.
Sur la figure 24a, nous avons représenté à titre d’exemple :
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le triangle des vitesses nominal OAN ;
-
le triangle des vitesses OAE, qui correspond à un grand débit, tel que la hauteur h t = 0 (
![]()
) ; -
le triangle des vitesses à débit nul, qui se réduit à la droite OA (W 2 = 0).
) ;La composante...
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