Analyse de la structure diphasique et instationnaire de poches de cavitation

Analysis of the unsteady two phase structure of sheet cavitation

• Auteur / Autrice : Benoît Stutz
• Direction : Jean-Luc Reboud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Domaines classiques de la physique

Cavitation

Ecoulement diphasique

Fraction vide

Aube turbine

Profil cavitant

Dimension particule

Vitesse phase

Bulle cavitation

Etude experimentale

Venturi

4755b

Pac

Cavitation

Two-phase flow

Void fraction

Turbine blades

Cavitating hydrofoil

Particle size

Phase velocity

Cavitation bubble

Experimental study

Venturi

Résumé

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la cavitation par poche se developpant sur les aubes des machines tournantes. Parmi les consequences induites par ce phenomene, certaines sont liees a la nature des ecoulements diphasiques internes des poches de cavitation. C'est le cas en particulier des effets thermodynamiques dus au changement de phase et des effets instationnaires des zones vaporisees. Une instrumentation specifique susceptible de decrire les evolutions de tels ecoulements a ete developpee. Un dispositif de mesure intrusive locale par bisonde optique a ete en particulier mis en uvre. Il permet l'estimation locale du taux de vide, de la vitesse et des tailles de cordes des structures diphasiques. L'association de la visualisation des ecoulements aux mesures par bisonde optique permet une meilleure comprehension des phenomenes en presence. Deux geometries de veine venturi caracterisees par des angles de divergence de 4 et 8 ont ete etudiees. Elles permettent de generer des regimes de cavitation distincts, le comportement devenant nettement instationnaire dans le cas de l'angle de divergence le plus grand. Les ecoulements diphasiques internes des poches de cavitation sont etudiees pour differentes configurations d'ecoulement en eau et au refrigerant cl#2 f#4 c#2. La presence d'ecoulements diphasiques adverses prenant naissance dans la zone de fermeture des poches est mise en evidence pour les ecoulements cavitants aussi bien stationnaires qu'instationnaires. Leur influence apparait preponderante sur la structure des poches et en particulier sur les debits de vapeur les traversants. Une analyse physique des ecoulements cavitants a ete proposee. Elle se base en partie sur l'analyse comparative des mesures et de resultats numeriques etablis a l'aide d'un code diphasique