Optimisation des performances des turbomachines

Thèmes abordés

Cavitation, turbomachine, optimisation des performances, ventilateur DACIA, étude expérimentale, banc d'essai ISO 5801, ventilateur avec deux systèmes, banc d'essai AMCA, Rotor, Stator, pompe axiale simplifiée, logiciel MFT3D, énergie cinétique, énergie mécanique

Résumé du document

Une turbomachine est toute machine où un fluide échange de l'énergie avec un ensemble mécanique en révolution autour de son axe de symétrie, comprenant une ou plusieurs roues ou rotors équipés d'aubes ou d'augets. Les différentes familles de turbomachines sont : les turbomachines de détente, principalement les turbines, dont le rôle est de transformer l'énergie cinétique d'un fluide en une énergie mécanique utilisable. Les turbomachines de compression telles que les pompes et les ventilateurs :
- Pompes : Elles sont conçues pour déplacer des liquides d'un endroit à un autre en créant un débit dans le fluide.
- Ventilateurs : Ils déplacent de l'air ou d'autres gaz, souvent pour réguler la température, éliminer les vapeurs ou les odeurs, ou assurer une circulation d'air adéquate.
Les turbomachines jouent un rôle crucial dans divers secteurs industriels, de la production d'énergie à l'aéronautique en passant par la pétrochimie. L'efficacité de ces dispositifs est essentielle pour maximiser la production d'énergie tout en réduisant la consommation de ressources. Le présent TP sur l'optimisation des performances des turbomachines vise à explorer les concepts fondamentaux liés à la conception, à l'analyse et à l'amélioration de ces systèmes dynamiques.

Extraits

[...] Ci-dessous , sont illustrées les valeurs des angles moyens et facteurs de diffusion estimés : Optimisation des performances des turbomachines 7 Zax 2.1 Rotor2 Analyse approfondie d’une pompe axiale simplifiée avec le logiciel MFT3D Figure 2 – Angles moyens Figure 3 – Facteurs de diffusion Ainsi, le tableau des données sur le logiciel est le suivant : Optimisation des performances des turbomachines 8 2.1 Rotor2 Analyse approfondie d’une pompe axiale simplifiée avec le logiciel MFT3D Figure 4 – Tableau des données En définissant aussi le nombre d’aubes qui est égale à et l’épaisseur maximale égale à 10 mm , la géométrie du rotor obtenue est la suivante : Figure 5 – Géométrie du rotor 2.1.2 Analyse des résultats en fonction de Re : Optimisation des performances des turbomachines 9 2.1 Rotor2 Analyse approfondie d’une pompe axiale simplifiée avec le logiciel MFT3D Figure 6 – en fonction de Re — Hauteur en fonction du débit : Figure 7 – Hauteur en fonction du débit — Rendement en fonction du débit : Optimisation des performances des turbomachines 10 2.1 Rotor2 Analyse approfondie d’une pompe axiale simplifiée avec le logiciel MFT3D Figure 8 – Rendement en fonction du débit * Interprétations Avant de commencer d’analyser les résultats , voici une représentation générale du triangle de vitesse pour les pompes axiales : Figure 9 – Triangle des vitesses Les courbes ci-dessus montrent ce qui suit : - Au fur et à mesur que le rayon extérieur augment , la courbe d’inclinaison du rotor augmente , cela est dû au fait Optimisation des performances des turbomachines 11 2.2 Stator2 Analyse approfondie d’une pompe axiale simplifiée avec le logiciel MFT3D que l’angle d’inclinaison est dû à la différence de géométrie entre les types des rotors . - Si débit de la pompe augmente , la hauteur de la pompe diminue. Cela est dû au fait que la pompe axiale fonctionne en déplaçant le fluide dans une direction axiale. À mesure que sa hauteur augmente, la résistance à l’écoulement du fluide augmente également. Cela entraîne une diminution du débit de la pompe. [...]

[...] Les résultats obtenus constitueront une contribution significative à l’avancement des connaissances et à l’amélioration continue des technologies de refroidissement des véhicules. Optimisation des performances des turbomachines 17 3.1 Banc d’essai ISO Etude expérimentale d’un ventilateur avec deux systèmes Le ventilateur de refroidissement automobile est un composant essentiel du système de refroidissement du moteur. Il a pour fonction principale de rosée de température la du en disque de fonctionnement de la chaleur la chaleur générée. Le ventilateur automobile est un composant essentiel du système de refroidissement du moteur. [...]

[...] Le présent TP sur l’optimisation des performances des turbomachines vise à explorer les concepts fondamentaux liés à la conception, à l’analyse et à l’amélioration de ces systèmes dynamiques. Optimisation des performances des turbomachines 4 2 Analyse approfondie d’une pompe axiale simplifiée avec le logiciel MFT3D 2 Analyse approfondie d’une pompe axiale simplifiée avec le logiciel MFT3D Les pompes axiales, également connues sous le nom de pompes à hélice, représentent une catégorie essentielle de turbomachines utilisées dans des applications nécessitant un débit élevé et des hauteurs faibles. [...]

[...] De ce fait , nous avons décrit toutes les étapes à suivre et les calculs à faire avant de procéder à la présentation des résultats ainsi qu’à leurs interprétations . Grâce aux conseils avisés de notre encadrant et à la pertinence , nous avons réussi à obtenir ces résultats. Cependant, nous avons rencontré plusieurs défis lors de la simulation avec le logiciel Ansys BladeGen, principalement en raison de notre manque de familiarité avec l’outil et des lacunes dans nos calculs. En résumé, ce projet reste extrêmement enrichissant pour nous. [...]

[...] Cette diminution est plus importante pour les rotors plus gros et pour les stators à profondeur axiale plus grande. D’autre part, l’ajout d’un stator à une pompe axiale accroît la hauteur de la pompe pour tous les débits, avec une augmentation plus marquée pour les débits plus faibles. Cette hausse atteint environ pour le cas pour le cas 2 et 60% pour le cas 3. Cela peut être expliqué par le fait que le stator génère une force de réaction favorisant l’écoulement du fluide, notamment accentuée pour les débits moindres. [...]