Ecoulements décollés dans une roue de pompe centrifuge : Conception et réalisation d'un banc d'essai. Ananlyse des pressions pariétales

Separated flows in a centrifugal pump impeller : design and manufacturing of a new test rig ; wall pressures analysis

• Auteur / Autrice : Philippe Morel
• Direction : Guy Caignaert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pompes centrifuges

Turbomachines

Résumé

Cette étude concerne l'analyse expérimentale des écoulements internes à une roue de pompe centrifuge, s'appuyant sur la mesure embarquée des pressions moyennes pariétales. Elle a été menée au sein du laboratoire de mécanique de Lille (ura cnrs 1441). La géométrie de pompe centrifuge retenue pour les essais est celle dite roue shf. Dans le cadre de ce projet, nous avons conçu et réalisé une nouvelle installation expérimentale pour des essais en air, ou les environnements amont et aval de la roue sont complètement axisymétriques. Nous avons en particulier utilisé une démarche de conception intégrée pour la réalisation en cfao de la maquette de roue, son instrumentation en prises de pression, et l'exploitation des résultats de mesure. On aboutit ainsi à une roue de grande qualité géométrique, et les emplacements des mesures dans la roue (114 prises de pression indépendantes) sont connus avec une grande précision, ce qui permet une exploitation optimale des résultats obtenus. Nous proposons une confrontation de nos résultats de mesure de pression à différents débits avec des résultats issus de quatre codes de calcul d'écoulements internes (quasi tridimensionnel et tridimensionnel, avec ou sans prise en compte des effets visqueux), qui permet de mettre en évidence certaines limites de validité des modèles utilisés. Les mesures de pression sont également interprétées, d'abord de façon globale par évaluation du couple sur l'arbre associé aux pressions sur aubages, ce qui permet d'estimer la part des effets visqueux dans le transfert d'énergie entre la roue et le fluide. L'évolution du champ des pressions en fonction du débit est ensuite analysée vis-à-vis du comportement des couches limites. Une analyse plus détaillée est enfin effectuée en entrée de roue, en relation avec d'une part l'apparition de la recirculation d'entrée, et d'autre part le développement prévisible des figures de cavitation dans une roue homothétique en eau.