Modélisation en régime nominal et partiel de l'écoulement méridien dans les turbomachines axiales et hélicocentrifuges

par José Ercolino

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Génie mécanique

Sous la direction de Robert Rey.

Soutenue en 2002

à Paris, ENSAM .


  • Résumé

    Lors de cette étude, nous avons développé un code d'analyse rapide de l'écoulement méridien dans les turbomachines. Ce code est basé sur la résolution des équations dynamiques moyennées qui régissent l'écoulement interne stationnaire et non visqueux dans le repère relatif. On a utilisé une combinaison linaire des équations de quantité de mouvement selon les directions axiale et radiale pour éviter au terme source des équations de devenir singulier. Le modèle ainsi développé est particulièrement adapté au cas le plus général des machines de compression ; à savoir, les machines mixtes. On a développé également les équations permettant, à l'aide de l'hypothèse d'un nombre infini d'aubages et en supposant l'écoulement axisymétrique, de calculer à la fois les forces d'aubages et la cinématique simplifiée de l'écoulement aube à aube. Celle-ci prend en compte les données géométriques fournies par les constructeurs ou les logiciels de conception globale. Cette dernière démarche assure une liaison très efficace dans le cadre de l'avant-projet des turbomachines où, dans une première approche d'optimisation, la géométrie des pales est introduite de manière très simple. Les résultats obtenus semblent très cohérents en débit nominal mais également en débit partiel comme le montrent les comparaisons qualitatives avec des résultats d'essais.

  • Titre traduit

    Modelling of the merdian flow in nominal and partial flow in axial and helicocentrifugal turbomachinery


  • Résumé

    During this research, we developed a fast code for the analysis of the meridional flow in turbomachinery. This code is based on the solution of the averaged momentum equations that govern the internal non-viscous flow in the relative frame of reference. We employed a linear combination of the momentum equations in the radial and tangentiel directions in order to avoid the source term of the resultant equation to become singular. The model thus obtained results in a scheme that is very well adapted to treat the general case of centrifugal compression machines. We also developed a set of simplified equations based on the "infinite number of blades hypothesis" and by supposing axy-symmetrical flow that allow us to calculate both the blade forces and the blade to blade flow velocities. This approach incorporates the geometrical data supplied by pump manufactures or by global design codes. This scheme provides a very effective link in the early design process of turbomachinery or in the first geometry optimisation stages, that takes into account the blades' geometry in a very simple fashion. The tests and comparisons made, both numerically and experimentally, showed very coherent results an good qualitative agreement at nominal flow rates and also in off design conditions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (159 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 83 réf.

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