Etude des instabilités de fonctionnement à débit partiel, de roues gavage (inducteurs) en alimentation de pompes centrifuges

= Study of instabilities at low flow coefficients of an inducer upstream a centrifugal pump.

• Auteur / Autrice : Philippe Pagnier
• Direction : Robert J. Morel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMF - Laboratoire de Mécanique des Fluides (Lyon, INSA1991-2000)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluctuations (physique)

Cavitation

Turbomachines

Résumé

Une roue de gavage, roue axiale placée a l'aspiration d'une roue centrifuge et montée sur le même arbre, permet de rendre les pompes plus performantes et plus compactes. L'inconvénient de ce type de roue est son comportement à débit partiel qui se manifeste par de violentes instabilités dont les conséquences peuvent être néfastes a la fois pour le circuit et pour la pompe. Après une étude des principes généraux de conception de l'inducteur, ce travail présente l'influence de cette roue sur les performances d'une roue centrifuge. Des visualisations de l'écoulement ont permis de décrire de manière détaillée l'évolution des diverses figures de cavitation en fonction du débit et du NPSH disponible. Des mesures instationnaires à l'aspiration et au refoulement de la pompe ainsi qu'en diverses sections de la conduite amont ont été corrélées aux différents domaines d'instabilités hydrauliques. Le couplage pompe-circuit a été mis en évidence par une modification de la configuration de la boucle d'essais. En outre, un procède de réduction des instabilités a été propose puis teste. En dernier lieu, a été menée une étude théorique de la cavitation tournante.

Inducer technology consists in putting an axial pump upstream a centrifugal impeller. Pumps are more compact and more performant due to inducers. However, the main limit of these turbo-machines lies in their behaviour to reduced flow coefficient. Under these conditions, cavitation generates heavy instabilities which may have disastrous consequences for bath the impeller and the test loop. After studying basic principles of the inducer's design, the performances of the impeller are displayed. Visualizations in cavitation conditions have pointed up both several figures of cavitation and their development on a (NPSH, Q) map. Films taken by high speed camera with 200 or 400 frames per second associated to pressure and flow fluctuations measurements, have let us detail each cavitation figure. Then, an other test has made out he evolution of pressure fluctuations upstream in the suction tube. The coupling impeller-test loop has been pointed up by allowing an air volume into a tank. Moreover a technology able to reduce instabilities has been tested. At least, a theoretical analysis on rotating, cavitation has been carried out.