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Pompes centrifuges, hélico-centrifuges et axiales : cavitationArticle de référence | Réf : BM4314 v1
Auteur(s) : Robert REY, Farid BAKIR, Christophe SARRAF
Date de publication : 10 janv. 2011
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L'inducteur ou hélice de gavage est généralement placé à l'amont d'une roue centrifuge ou hélicocentrifuge en vue d'en améliorer la tenue à la cavitation. La figure 14 présente une telle configuration en version industrielle. La courbe hauteur-débit correspondante s'accroît de la hauteur produite par l'inducteur pendant que le NPSH requis 3 % est fortement réduit sur toute l'étendue du débit. Si la vitesse spécifique d'aspiration S des pompes centrifuges standards est limitée à 300 environ, les inducteurs industriels de première génération atteignent 450 et les hélices de haute performance dépassent largement 600.
C'est principalement la recherche aérospatiale qui est à l'origine des progrès les plus importants dans la connaissance des écoulements cavitants, ainsi qu'en ce qui concerne l'amélioration du nombre S qui atteint ou dépasse 700 .
L'inducteur est aujourd'hui d'un usage courant dans de nombreuses applications industrielles : nucléaire, pétrole, agroalimentaire, chimie... avec, au sommet des performances, le pompage des carburants et des ergols cryogéniques.
Ce dispositif autorise de plus grandes vitesses de rotation qui rendent les pompes plus compactes et généralement plus économiques. Cependant, la cavitation, à l'origine d'instabilités de fonctionnement et de vibrations, peut compromettre leur exploitation, principalement en régime de débit partiel.
En effet, à la cavitation d'aubage et la cavitation d'entrefer qui se manifestent à tous les débits, se superpose le régime de recirculation et de cavitation tournante qui rend la cavitation très instable. Les effets s'amplifient quand le débit décroît, leur intensité dépend du design général des pales de la machine et de l'environnement amont ...
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(1) - SARRAF (C.) - Étude expérimentale du comportement hydrodynamique de profils portants épais. Étude de la couche limite. - Doctorat École Centrale de Nantes, IRENAV École Navale.
(2) - LAKSHMINARAYANA (B.) - Fluid dynamics of inducers – A review. - ASME J. of Fluids Eng., 4, ASME, USA, p. 411-427 (1982).
(3) - NOGUERA (R.), REY (R.), MASSOUH (F.), BAKIR (F.), KOUIDRI (S.) - Design and analysis of axial pumps. - ASME Fluids Eng. Conf., Second Pumpings Machinery Symposium, Washington, 111, p. 95 (1993).
(4) - JAPIKSE (D.) - Overview of industrial and rocket turbopumps inducer design. - CAV 2001, Session B7, paper 001 (2001).
(5) - BAKIR (F.), KOUIDRI (S.), NOGUERA (R.), REY (R.) - Design and analysis of axial inducers performances. - ASME Fluid Machinery Forum, Washington DC, paper FEDSM 98-5118 (1998).
(6) - BAKIR...
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