Quelques résultats de la simulation numérique
Turbomachines : calcul des écoulements incompressibles - Support théorique et simulation numérique

Certaines zones dans les turbomachines sont difficilement accessibles à la mesure. La simulation numérique permet de calculer tous les paramètres nécessaires à la bonne compréhension des phénomènes internes, stationnaires et instationnaires de l'écoulement. Dans le cas des turbomachines, la simulation numérique consiste à résoudre les équations de Navier-Stokes 2D ou 3D moyennées. Ces machines se caractérisent par des surfaces éminemment complexes : aubages, flasques, volutes (figure 8).

La première étape à accomplir lors d'une simulation numérique est de définir le domaine de calcul et la génération du maillage pour le domaine choisi. Cette étape est à la fois la plus importante et la plus délicate. Dans le but de réduire les temps de calcul, la considération d'éléments symétriques fait de l'implantation des conditions de périodicité une pratique utile. Toutefois, la dissymétrie azimutale ne permet pas de bénéficier de cette technique.

• CAO

  La géométrie est introduite sous forme numérisée (figure 9). En pratique, chaque détail technologique peut avoir son influence sur le comportement local et global du fluide à l'intérieur de la machine faisant l'objet de l'étude. Ainsi, lorsque les moyens de calcul le permettent, le volume fluide utilisé est obtenu à partir de la géométrie réelle de la machine sans simplification des parties rotor-stator.

• Volume fluide

  Le volume fluide ou domaine de calcul est l'ensemble des zones par lesquelles le fluide peut passer et dans lequel les équations de conservation sont résolues. Il représente toutes les zones non remplies de matière solide dans la turbomachine (les orifices d'entrée/sortie, les espaces interaubes, etc.). Il est obtenu par la soustraction des parties solides du volume généré à partir de l'enveloppe vide de la zone retenue (figure 10).

  Pour des raisons pratiques, des volumes fluides ne faisant pas partie de la machine initiale peuvent être rajoutés, en amont et en aval, par exemple. Dans ce cas, ils permettent de réduire les effets des conditions aux limites à l'entrée et à la sortie de la machine (figure ...