Etude théorique et expérimentale de l’écoulement interne dans une pompe hélico-centrifuge

= Theoretical and experimental study of the internal flow pattern of a mixed flow pump

• Auteur / Autrice : Jin-Xing Huang
• Direction : Émile Rieutord
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMFT - Mécanique des Fluides et Thermique (Lyon, INSA1978-1995)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement -- Visualisation

Vélocimétrie laser Doppler

Turbomachines

Résumé

L'étude concerne l'analyse théorique et expérimentale de l'écoulement interne d'une pompe hélico-centrifuge à roue ouverte ayant un Ns = 120. Des mesures effectuées au laser et à la sonde directionnelle depuis le débit nominal Qn jusqu'à un débit partiel 0,5 Qn ont mis en évidence l'évolution du champ hydrodynamique interne. Par ailleur, la mesure des pressions pariétales instationnaires a permis d'évaluer les échanges d'énergie roue-fluide en tête de l'aubage. Sur le plan théorique, l'analyse des pertes a confirmé qu'en corrigeant les affects de courbure et de rotation, la corrélation de pertes de LIEBLEIN établie en grille d'aubes planes s'adaptait, également bien à ce type de roue. D'autre part, la modélisation quasi-tridimensionnelle de l'écoulement avec prise en compte des diverses dissipations d'énergie interne, a permis d'obtenir une bonne concordance entre les résultats théoriques et les données expérimentales pour les régimes proches du régime nominal. Enfin, à la lumière de l'ensemble de ces résultats théoriques et expérimentaux, des propositions concernant l' aménagement de la géométrie de la roue ont été faîtes devant conduire à une amélioration des performances de la machine.

The present research is devoted to the theoretical and experimental analysis of the internal flow pattern in a mixed-flow pump with an open impeller at NS+120. The evolution of the internal hydrodynamics flow field has been investigated with the aid of a laser Doppler velocimeter and a directional probe. The measurement have been carried out from the nominal flow rate on until a partial flow rate 0,5Qn was attained. On the other hand the studies of the in stationary wall pressures have allowed to evaluate the impeller-fluid energy at the tip of the blades. Theoretically, the analysis of loss confirmed that by correcting the effect s of curvature and rotation, the LIEBLEIN correlation established for plane cascade was also valid for this type of impeller. The quasi three-dimensional modelling of flow, taking into account the different internal energy dissipation showed a good agreement between the theoretical results and those data given experimentally close to the nominal flow rate. Finally, from these experimental and theoretical results, some suggestions were given to modify the impeller geometry. These modifications could lead to an improvement in the performance of the machine.