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Auteur(s)
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Jean POULAIN : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - Ancien élève de l’Institut Von Karman - Conseiller scientifique de l’Association française des constructeurs de pompes AFCP
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le domaine d’application des pompes s’étend à tous les secteurs de l’activité humaine. Elles sont présentes dans notre environnement domestique avec les circulateurs de chauffage central, les pompes des machines à laver, les pompes à fuel, etc. Dans ce domaine, elles doivent être particulièrement silencieuses et exemptes de vibrations, sans quoi notre qualité de vie serait altérée.
Le législateur a établi des normes qui limitent les niveaux de bruit à des valeurs acceptables ; cependant les constructeurs de matériels domestiques vont souvent au-delà de ces normes, et font du silence leur premier argument de vente, tant le besoin de silence est grand.
Dans le domaine industriel, on rencontre des préoccupations semblables, mais auxquelles s’ajoutent d’autres besoins. Les fluctuations de pression génèrent des vibrations qui peuvent en effet être la cause d’une détérioration progressive des supports de tuyauterie ou des joints qui relient entre eux les différents tronçons de la conduite. Plus généralement, les fluctuations de pression sont responsables de phénomènes de fatigue qui peuvent être dangereux à terme.
La nécessité de discrétion acoustique s’est étendue maintenant au domaine militaire, par suite du remarquable développement des moyens d’écoute. Aujourd’hui, il n’est pas exagéré de dire que le besoin d’un fonctionnement silencieux s’est élargi à presque tous les domaines d’application des pompes.
Enfin, il convient de préciser que ce qui suit ne concerne que les pompes rotodynamiques (pompes centrifuges, axiales et hélicocentrifuges). Les mécanismes de génération du bruit des pompes volumétriques, en particulier des pompes alternatives où le débit est discontinu, sont d’une nature totalement différente.
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Bruit généré par la cavitation
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5. Prédiction du bruit par le calcul
La prédiction du bruit reste un problème difficile, qui nécessite des moyens de calcul importants. Elle ne peut être faite que de façon approchée. Nous ne traiterons ici que des 2 raies principales que l’on rencontre sur une pompe :
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la raie à la vitesse de rotation N, d’origine mécanique ;
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la raie à la fréquence n r N (défilement des aubes de la roue).
5.1 Raie à la fréquence N
5.1.1 Détermination des efforts transmis au stator
Les efforts ont pour origine [B 4 306, § 1]
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le balourd mécanique et le balourd hydraulique ;
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les forces tournantes produites par la déformation de l’arbre et le mouvement orbital de ses différentes sections ;
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les forces hydrauliques qui s’exercent sur le mobile (en particulier au niveau des sections de fuite) [B 4 306, § 2].
Les forces sont transmises au stator par les liaisons élastiques qui existent entre le rotor et le stator, c’est-à-dire principalement les paliers et les sections de fuite [B 4 306, § 1].
Le calcul des efforts transmis au stator est fait, explicitement ou implicitement, par les logiciels...
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Prédiction du bruit par le calcul
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - VDI-Richtlinien-VDI 3733 déc. 92 « Gerausche bei rohrleitung ».
-
(2) - Documentation SULZER - Élements d’hydraulique pour l’étude d’installations de pompage - .
-
(3) - * - Publications du CETIM « Guide acoustique des installations de pompage », juin 1997.
-
(4) - BERT (P.F.), COMBES (J.F.), KUENY (J.L.) - Unsteady flow calculation in a centrifugal impeller using a finite element methode, - 1996.
-
(5) - CONESCO - Study of fluidborne noise and the development of fluid acoustic filter test specifications, - report F121, may 1964.
-
(6) - EUROPUMP - Guide de prévision du bruit aérien émis par les pompes rotodynamiques - .
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...
ANNEXES
1 Codes de calcul des circuits
Les fluctuations de pression émises par une pompe (ou une vanne) doivent être analysées de façon à définir le risque qu’elles représentent pour le circuit (contraintes, niveaux vibratoires, fréquences propres, forces exercées sur la structure).
Par ailleurs, nous avons vu (§ 5.2.2) qu’il convenait, pour effectuer un calcul réaliste du bruit émis par une pompe, de prendre en compte les conditions imposées par le circuit aux limites de celle-ci. Nous citerons trois codes permettant d’évaluer les caractéristiques d’un circuit.
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CIRCUS : dans le domaine qui nous concerne, il permet :
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l’analyse du fonctionnement ;
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le calcul de l’écoulement permanent ;
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l’estimation et la modélisation, à partir de données expérimentales, des sources acoustiques (pompes, vannes, etc.) ;
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le calcul de la réponse acoustique et mécanique du réseau de tuyauteries ;
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la vérification des critères de vitesse vibratoire ;
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le calcul des contraintes mécaniques.
Nota :Pour d’autres possibilités offertes par CIRCUS, se reporter à .
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CETIM-NORMAPULS : il détermine les niveaux de pulsation de pression hydraulique dans les réseaux, à partir de la caractérisation des pompes par 2 coefficients...
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