Article

1 - FONCTIONNEMENT ET PERFORMANCES AU POINT NOMINAL

2 - FONCTIONNEMENT EN DEHORS DU POINT NOMINAL

Article de référence | Réf : BM4302 v1

Pompes rotodynamiques - Fonctionnement

Auteur(s) : Robert REY, Farid BAKIR, Jean POULAIN

Date de publication : 10 janv. 2012

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RÉSUMÉ

L'écoulement à l'intérieur d'une turbomachine est d'une grande complexité, car il dépend du temps et de trois variables d'espace. Son analyse par des moyens de calcul simples reste impossible, de même sa description et son explication ne sont pas aisées. Des simplifications préalables à l’étude s’avèrent donc incontournables dans la représentation de cet écoulement. Ainsi, en un point donné, ou une surface donnée, la pression et les différentes composantes du vecteur vitesse sont considérées comme des valeurs moyennées dans le temps. De même, le raisonnement est conduit sur la base d’un écoulement uniforme et dépendant d'une seule variable d'espace. Mêmes incomplètes, car elles n’intègrent pas l’ensemble des aspects du fonctionnement des turbomachines, ces approches simplifiées ont cependant permis un développement rapide de ces pompes.

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ABSTRACT

The flow inside a turbomachine is extremely complex as it is governed by time and three space variables. It cannot be analyzed through simple means of calculation and it is also difficult to describe and explain. It is therefore essential to simplify the presentation of this flow prior to studying it. Thus, at a given point or surface, the pressure and the different components of the velocity vector are considered as time-averaged values. In addition, the reasoning is based on a uniform flow depending on a single space variable.Although these simplified approaches are incomplete, as they do not integrate all the aspects of the way turbomachines function, they have nonetheless facilitated the rapid development of these pumps.

Auteur(s)

  • Robert REY : Ingénieur Arts et Métiers - Professeur au laboratoire DynFluid – Arts et Métiers ParisTech

  • Farid BAKIR : Ingénieur École polytechnique d'Alger - Professeur au laboratoire DynFluid – Arts et Métiers ParisTech

  • Jean POULAIN : Ingénieur de l'École supérieure d'électricité - Ancien conseiller scientifique de l'Association PROFLUID - Ancien élève de l'Institut Von Karman

INTRODUCTION

L 'article « Pompes rotodynamiques » fait l'objet de plusieurs articles :

  • – [BM 4 300] Présentation. Description ;

  • – [BM 4 302] Fonctionnement ;

  • – [BM 4 303] Similitude et conception des pompes centrifuges ;

  • – [BM 4 304] Projet d'une pompe hélice ;

  • – [BM 4 306] Problèmes mécaniques particuliers ;

  • – [BM 4 308] Exploitation ;

  • – [BM 4 314] Tenue en cavitation des pompes rotodynamiques.

Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra parfois 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 de l'écoulement dans 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 au stade du dimensionnement et globalement justifiées par l'expérience dans la région du point nominal (ou point de design), mais ne permettent pas toujours d'expliquer en détail ce que l'on observe concernant un certain nombre d'aspects de l'écoulement interne dans une pompe.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm4302


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BELAMRI (T.) -   Analyse aube à aube de l'écoulement instationnaire multigrilles par la méthode des singularités. Turbomachines à fluide incompressible.  -  Doctorat ENSAM (1998).

  • (2) - BAKIR (F.), KOUIDRI (S.), BELAMRI (T.), REY (R.) -   On a general method of unsteady potential calculation applied to the compression stages of a turbomachine : Part I – Theoretical approach.  -  ASME Journal of Fluids Engineering, 123, p. 780-786, déc. 2001.

  • (3) - KOUIDRI (S.), BELAMRI (T.), BAKIR (F.), REY (R.) -   On a general method of unsteady potential calculation applied to the compression stages of a turbomachine : Part II – Experimental comparison.  -  ASME Journal of Fluids Engineering, 123, p. 787-792, déc. 2001.

  • (4) - ASUAJE (M.) -   Méthodologie et optimisation dans la conception et l'analyse des performances des turbomachines à fluide incompressible.  -  Doctorat ENSAM (2003).

  • (5) - FRIBERG -   Approche théorique et calcul pratique des diffuseurs.  -  LAJF (1996).

  • ...

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