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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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L’objectif de cet article n’est pas de traiter de l’ensemble des problèmes mécaniques que le concepteur d’une pompe aura à résoudre, et qui le plus souvent entrent dans le cadre général de la mécanique, mais d’examiner des problèmes spécifiques ou particuliers aux pompes qui, pour la plupart, sont liés à la très forte densité du fluide véhiculé.
L’article « Pompes rotodynamiques » fait l’objet de plusieurs fascicules :
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Présentation. Description
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Fonctionnement
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Projet d’une pompe
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[B 4 306] Problèmes mécaniques particuliers
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Exploitation
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres articles.
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Poussée radiale sur la roue d’une pompe à volute sans diffuseurArticle inclus dans l'offre
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1. Dynamique des rotors
La dynamique des rotors représente une composante de la technologie des turbomachines qui, depuis plus de quarante ans, est en rapide et permanente évolution. Elle est entrée, il y a une dizaine d’années, dans une nouvelle phase, par la prise en compte des efforts qu’exerce le fluide sur le mobile.
Par suite de la forte densité du fluide qu’elles transportent, les pompes sont, de toutes les turbomachines, celles qui subissent le plus cette influence et l’on peut affirmer qu’un calcul de dynamique de rotor qui négligerait l’interaction fluide-rotor ne pourrait, en aucun cas, représenter convenablement le comportement d’une pompe.
1.1 Historique
La description de l’évolution, dans le temps, des éléments pris en compte et des moyens utilisés pour l’étude de la dynamique des rotors est nécessaire pour comprendre cet article. On peut la décomposer en trois phases, chacune représentée par une succession chronologique des étapes.
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Phase monodimensionnelle
(1)[nbsp ]Calcul des fréquences propres sur appuis rigides.
(2)[nbsp ]Prise en compte de l’élasticité des paliers supposés isotropes.
(3)[nbsp ]Prise en compte de l’élasticité et de l’amortissement des paliers supposés isotropes. Le calcul reste monodimensionnel.
(4)[nbsp ]Calcul des vibrations forcées, c’est-à-dire résolution des équations différentielles avec second membre. Il permet de déterminer la réponse aux balourds, en fonction de la vitesse N, par un calcul monodimensionnel.
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Phase bidimensionnelle
(5)[nbsp ]Prise en compte d’une élasticité et d’un amortissement différents en x et en y. Le calcul devient bidimensionnel.
(6)[nbsp ]Prise en compte de termes croisés, c’est‐à‐dire d’efforts perpendiculaires à la direction du déplacement. Les paliers sont représentés par des matrices de raideur et d’amortissement comportant chacune quatre coefficients. L’analogie avec un système de ressorts disparaît complètement.
(7)[nbsp ]Développement de méthodes numériques bidimensionnelles qui permettent de déterminer :
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la fréquence propre de chaque mode et sa déformée ;
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l’amortissement global ;
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la réponse aux balourds ;
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la stabilité.
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Phase...
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