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RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux turbines centripètes fonctionnant avec des fluides compressibles, avec notamment leurs principes fondamentaux et les techniques utilisées. Après quelques généralités sur les turbomachines et l’historique ayant conduit à l’émergence des turbines centripètes, il décrit les différentes distributions possibles des turbines centripètes (à volute, à aubes à calage variable, à injection partielle). Sont ensuite présentées toutes les relations thermodynamiques utiles à ces turbomachines, puis les lois de la mécanique des fluides régissant leur fonctionnement.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Marcel FRELIN : Sous-directeur de Laboratoire honoraire au Conservatoire National des Arts et Métiers
-
Michel TOUSSAINT : Ingénieur de recherches au Conservatoire National des Arts et Métiers
INTRODUCTION
Le développement des turbines centripètes, fonctionnant avec des fluides compressibles, est lié à la part importante prise, aujourd’hui, par la suralimentation des moteurs à combustion interne.
Ce dossier, composé de deux parties, [BM 4 570] et , a pour but de décrire le fonctionnement et l’étude générale de ces turbines centripètes. Après avoir précisé le fonctionnement et diverses techniques utilisées, il est rappelé, dans cette première partie, les principes fondamentaux des turbomachines, principes spécifiques et nécessaires à l’étude de ces petites turbines centripètes.
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Mécanique des fluidesArticle inclus dans l'offre
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3. Thermodynamique des turbines centripètes
3.1 Hypothèses
Pour établir les relations générales, utiles aux turbines centripètes, on suppose que :
-
le régime est stationnaire, ce qui sous-entend que l’écoulement est considéré comme permanent dans un repère lié aux aubages fixes (distributeur) ou lié aux aubes mobiles (rotor) ;
-
l’écoulement est monodimensionnel ;
-
l’action de la pesanteur sur le gaz contenu dans la turbine est négligeable ;
-
la vitesse de rotation du rotor est constante.
On ne fera aucune hypothèse sur la nature des évolutions.
HAUT DE PAGE3.2 Premier principe
Pour un système ouvert le premier principe de la thermodynamique s’écrit :
Le régime étant stationnaire, toute dérivation par rapport au temps est nulle et il s’ensuit que le débit-masse qui entre est égal à celui qui sort :
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