Bibliographie & annexes
Présentation
English
RÉSUMÉ
Le mécanisme de transfert d’énergie entre l’arbre de transmission et le fluide véhiculé dans une turbomachine est déduit des lois de la mécanique. L’objet principal de cet article est d’établir l’équation fondamentale des turbomachines. Cette relation exprime, en fonction des caractéristiques cinématiques, le travail échangé par un fluide en écoulement avec une roue munie d’aubes en rotation uniforme autour de l’axe de la machine. Seront donc présentés, avec l’hypothèse de stationnarité de l’écoulement, l’écoulement dans un canal fixe, l’écoulement dans un canal mobile, le couple et les efforts globaux dans un rotor, et le travail échangé entre le fluide et le rotor.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel PLUVIOSE : Professeur honoraire du Conservatoire national des Arts et Métiers au CNAM, - Paris, France
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Christelle PÉRILHON : Maître de conférences, HDR - CMGPCE, Chaire de turbomachines du CNAM, Paris, France
INTRODUCTION
Lors de la conversion de l’énergie entre le fluide et l’arbre de transmission de puissance d’une turbomachine, objet principal de cet article, l’énergie se conserve, mais elle change de forme et se dégrade.
Toutes les présentations concernant les turbomachines supposent que l’écoulement est permanent aussi bien dans les parties fixes que dans les parties mobiles ; il n’y a actuellement pas d’autre moyen de raisonner. Cependant, il est évident que l’écoulement interne est haché lors du passage des aubes mobiles derrière des aubes fixes, et réciproquement. Cette contradiction sera discutée.
Supposant donc, en première approximation, que l’écoulement est permanent à l’intérieur d’une turbomachine. Les relations de la mécanique établies avec cette hypothèse sont donc applicables. L’objet principal de cet article est d’établir l’équation fondamentale des turbomachines, due à Euler, à partir du théorème du moment des quantités de mouvement issu de la mécanique.
Cet article prend place dans une série consacrée aux turbomachines :
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- Version archivée 1 de oct. 2002 par Michel PLUVIOSE, Christelle PÉRILHON
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Travail échangé entre le fluide et le rotor
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3. Couple et efforts globaux dans un rotor
Du fait de la symétrie des canaux mobiles autour de l’axe de rotation OO′, les efforts exercés par le rotor sur le fluide se réduisent, dans le cas général de l’injection totale et en négligeant les effets d’instationnarité, à :
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un moment résultant autour de l’axe OO′, appelé couple, dont la connaissance est essentielle puisque son travail s’identifie à l’énergie échangée entre le fluide et le rotor ;
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une résultante portée par OO′ et dont la réaction, appliquée au rotor, est appelée poussée. Cette force joue un rôle important dans la conception des turbomachines car des dispositions particulières doivent être prises pour s’y opposer et maintenir ainsi le rotor en position fixe dans la direction axiale. Celles-ci consistent d’abord à réduire la poussée en agissant sur la forme géométrique du rotor (opération dite d’équilibrage) et ensuite, à faire supporter la poussée résiduelle par une butée mécanique.
3.1 Couple – Théorème d’Euler
3.1.1 Couple élémentaire appliqué à un tube de courant
Considérons un tube de courant appartenant à l’écoulement permanent dans les canaux mobiles et limité par son intersection avec deux surfaces de révolution S 1 et S 2 admettant pour méridiennes Γ1 et Γ2 (figure 13).
Les bords d’attaque et de fuite des aubages mobiles sont, par construction, respectivement situés sur deux autres surfaces de révolution S a et S f, de méridiennes Γa et Γf.
Pour évaluer le couple élémentaire exercé par l’extérieur (aubes, parois) sur le tube de courant, on applique le théorème des moments des quantités de mouvement à la masse de fluide qu’il contient. D’après ce théorème, le moment par rapport à un axe des efforts extérieurs appliqués à un système donné est égal à la dérivée par rapport au...
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Couple et efforts globaux dans un rotor
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VAVRA (M.H.) - Aero-Thermodynamics and Flow in Turbomachines. - J. Wiley and sons (1960).
-
(2) - CSANADY (G.T.) - * - . – Theory of Turbomachines McGRAW-HILL (1964).
-
(3) - ROY (M.) - Mécanique. - Dunod (1966).
-
(4) - SÉDILLE (M.) - Turbomachines hydrauliques et thermiques – tome 1 – Mécanique des fluides incompressibles. - Masson (1966).
-
(5) - SÉDILLE (M.) - Turbomachines hydrauliques et thermiques – tome 2 – Pompes centrifuges et axiales, turbines hydrauliques. - Masson (1967).
-
(6) - SÉDILLE (M.) - Turbomachines hydrauliques et thermiques – tome 3 – Thermodynamique technique. - Masson (1969).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Profluid :
Association française des pompes et agitateurs, des compresseurs et de la robinetterie
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Normes AFNOR : https://www.boutique.afnor.org/norme/
NF EN 733 (août 1995), Pompes centrifuges à aspiration axiale PN10 à support sous corps de pompe – Point de fonctionnement nominal, dimensions principales, système de désignation.
NF EN ISO 5199 (mai 2002), Spécifications techniques pour pompes centrifuges – Classe II.
NF EN ISO-13709 (février 2010), Pompes centrifuges pour les industries du pétrole, de la pétrochimie et...
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