Modélisation des écoulements cavitants dans les inducteurs de turbopompes : prise en compte des effets thermodynamiques

par Julien Rolland

Thèse de doctorat en Mécanique et énergétique

Sous la direction de Regiane Fortes-Patella et de Eric Goncalves Da Silva.

Soutenue en 2008

à Grenoble INPG .

mots clés

• Inducteur
• Cavitation
• Basses températures -- Recherche

Résumé

Afin d'améliorer les performances des turbopompes des moteurs cryogéniques spatiaux et de mieux comprendre les phénomènes de cavitation qu apparaissent sur leur premier étage d'aspiration, nous avons implémenté un modèle de cavitation prenant en compte les effets thermodynamique code CFD FineTM{Turbo. La modélisation des écoulements cavitants des fluides cryogéniques dans une turbomachine est un enjeu de taille du fai différents problèmes physiques à traiter. L'écoulement est turbulent, instationnaire, à la fois incompressible dans le liquide et compressible dans lE diphasiques, avec changements de phase, en présence d'échanges de chaleur, en géométrie tournante. Après une première validation dans une 9 de venturi de notre modèle basé sur une approche homogène des écoulements diphasiques, la chute de performance en cavitation d'un inducteur hydrogène a été obtenue, en bon accord avec les résultats expérimentaux.

Titre traduit

Modelling of cavitating flows in turbopumps inducers with thermodynamic effects

Résumé

To increase the performances of the cryogenie rocket engine turbopumps, and ta better understand cavitation phenomena which appear in the fir the pump, we implemented a cavitation model taking into account thermodynamic effects in the CFD software FineTM{Turbo. Modelisation of cry< cavitating flows in turbomachinery, is an important stake due to different physical problems needed ta be addressed. The flow is turbulent, unstei incompressible in the pure liquid and compressible in diphasic area, with phase changes and energy exchanges, in a rotating frame. After a first v a venturi geometry of our model based on an homogeneous approach of multiphase flows, the cavitation head drop of an inducer in hydrogen Wc and shows good results in comparison to experimental data.