Amélioration des performances des compteurs à turbines à l'aide de chanfreins sur le bord d'attaque des aubes : étude expérimentale et numérique par une méthode d'éléments finis en variables de Clebsch

Improvement of turbine-flowmeters, with the help of blades geometrical modifications experimental and numerical study, using a finite element method with clebsch variables

• Auteur / Autrice : Mohamed El Khlifi
• Direction : René Henry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et aérodynamique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Débitmètres

Résumé

L'objectif principal de cette these consiste en l'etude experimentale d'une part, numerique, d'autre part, de l'influence de modifications geometriques locales du bord d'attaque des aubes sur le comptage de compteurs a turbine. Les instruments de mesure des debits de fluides comme les compteurs a turbine sont tres largement utilises dans l'industrie gaziere ou petroliere. Les tests d'etalonnage de ces compteurs obtenus dans des bancs d'essai dument accredites montrent en general l'existence d'un effet de surcomptage, en particulier pour le regime de fonctionnement aux faibles debits nominaux. Dans le but d'ameliorer la linearite de la reponse du compteur, des chanfreins sont executes, aussi bien a l'amont qu'a l'aval, a l'intrados qu'a l'extrados, sur les profils standard des aubes. Une campagne experimentale d'intercomparaison a ete menee. Elle permet de faire le bilan de l'influence des differents chanfreins sur les courbes d'erreur traduisant la precision du compteur. Par ailleurs, une simulation numerique tridimensionnelle en fluide parfait a ete conduite parallelement sur l'ecoulement dans la roue tournante. Elle est basee sur une resolution des equations d'euler avec les variables de clebsch-hawthorne. Cette nouvelle formulation est developpee a partir d'un principe variationnel. Elle utilise la decomposition du vecteur vitesse absolue en une partie potentielle et une partie rotationnelle. La discretisation des equations est realisee par la technique d'elements finis. Les resultats presentes montrent que le calcul est sensible aux fines modifications geometriques du bord d'attaque des aubes de compteurs a turbine. Des recommandations peuvent ainsi etre apportees, a l'intention des constructeurs ou des utilisateurs