Turbines centripètes de suralimentation - Calculs et modélisation

Pour dimensionner une turbine centripète de suralimentation, l'expérience prouve que le point le plus délicat est celui de la volute, qui est responsable de plus de la moitié de la dégradation énergétique totale, et ceci sans tenir compte des transferts de chaleur qu’elle occasionne. C'est pour cette raison qu’une approche unidimensionnelle de l’écoulement dans la volute a été détaillée, afin d’obtenir l’expression des composantes de la vitesse à l’entrée de la roue.

L’écoulement dans la volute n’est pas adiabatique et il est proposé une loi de similitude pour l’ensemble de la turbine. Ces nombres adimensionnels présentent pour l’ingénieur une méthode facile et approchée pour transposer des résultats dans des conditions différentes d’essais et de fonctionnement.

En utilisant des hypothèses simplificatrices et des estimations pour certains coefficients de modélisation (pertes, effets d'incidence et de déviation angulaire, etc.), il est présenté un calcul rapide, suivi d’une application numérique, visant à satisfaire les conditions rencontrées pour un point nominal de fonctionnement. Les résultats obtenus permettent d’ébaucher une géométrie de la machine et de s’assurer ainsi de la faisabilité d’utiliser une turbine centripète. En partant de sa géométrie obtenue, une modélisation unidimensionnelle de l’ensemble turbine est développée afin de prévoir ses courbes caractéristiques. Les résultats provenant des modèles proposés sont comparés aux résultats expérimentaux provenant des constructeurs. La prédiction des performances globales s'avère très satisfaisante et suffisante au stade d'un prédimensionnement.