pmb215

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREMINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Universit Hassiba Benbouali de Chlef (U.H.B.C)Facult des Sciences et Sciences de l'Ingnieur

DEPARTEMENT DE MECANIQUE

MEMOIRE DE MAGISTER EN GENIE MECANIQUE

Option : Energtiques

Thme :

SIMULATION NUMERIQUE DE LECOULEMENT INTERNE

DANS UNE POMPE CENTRIFUGE AVEC LE CFX

Prsent et soutenu par

Mr : MESSAOUD Zahi

E-mail : zahi_mes @hotmail.com

Devant le jury compos de

Encadreur : Professeur ABIDAT Miloud, U STMB Oran

Co-encadreur : FEKAOUNI Moahmed Faouzi, MACC -UHBC

Prsident : Professeur LOUKARFI Larbi,UHBC

Examinateur : Professeur BETTAHAR Ahmed, UHBC

Examinateur : MERAHI Leila , MC- USTMBO

Anne universitaire : 2007-2008

iRemerciement

Je tiens exprimer, en premier lieu, mes plus vifs remerciements et ma gratitude mon

Directeur de thse, Monsieur Abidat Miloud, professeur lUniversit des Sciences et de la

Technologie dOran et Directeur du Laboratoire de Mcanique Applique LMA, qui a bien

voulu maccueillir dans son laboratoire et qui a assur la direction scientifique de ce travail. Je

remercie pour son attention, ses conseils, ainsi que la confiance quil ma toujours tmoigne,

je voudrais quil trouve ici lexpression de ma gratitude et toute ma sympathie.

Je remercie normment mon Co-directeur de thse Fekaouni Mohamed Faouzi,

MACC lUniversit Hassiba Benbouali de Chlef, davoir propos le sujet, pour son attention,

son implication et son entire disponibilit, ainsi que ses prcieux conseils malgr ses trs

occupations.

Je remercie toutes les personnes, qui, de prs ou de loin, ont contribu laboutissement

de ce travail particulirement monsieur. B. Abed ingnieur de laboratoire hydraulique

UHBC,S.Aek ingnieur de laboratoire hydraulique de lUSTO. F.Taher chef de dpartement

outillage, entreprise BCR Oued Rhiou.

Je remercie galement ma famille pour leurs conseils et encouragements.

Mes remerciements sadressent, galement, aux membres du jury, qui mont fait le trs

grand honneur de porter un jugement sur notre travail.

Je saisis cette occasion pour remercier les enseignants de la facult des sciences et

sciences de lingnieur dUniversit Hassiba Benbouali de Chlef.

Enfin, je remercie tous mes amis sans les nommer, car ils se reconnatront deux-

mmes.

Table des matires ii

Table des matires

Remerciement i

Table des matires ii

Liste des figure vi

Liste des tableaux ix

Nomenclature x

Introduction gnrale 1

Chapitre 1. Synthse bibliographique

1.1 Introduction 3

1.2 Dfinition et classification des pompes 4

2.1 Turbopompes 5

2.1.1 Pompes centrifuges 5

2.1.2 Pompes hlices (axiale) 5

2.1.3 Pompes hlico-centrifuges 5

2.2 Pompes volumtriques 6

2.3 Mode de fonctionnement 6

2.4 Classification des pompes centrifuges 7

2.5 Domaines dutilisations 9

1.3 Thorie des pompes centrifuges 9

3.1 Caractristiques dune pompe centrifuge 10

3.1.1 Caractristique )(QH 10

3.1.2 Caractristique )(QP 12

3.1.3 Caractristique )(Qh 13

3.2 Diagramme des vitesses dans une pompe centrifuge 14

1.4 Thorme unidimensionnel des turbomachines nombre daube infinie 15

4.1 Fondements de la thorie unidimensionnelle des turbomachines 15

4.2 Gomtrie de lcoulement du liquide dans la roue 16

4.3 Equation fondamentale des turbomachines 18

4.4 Hauteur dlvation thorique dans le cas dune roue nombre daubes

infiniment grand

19

1.5 Conclusion 20

Table des matires iii

Chapitre 2. Etude exprimentale

2.1 Introduction 21

2.2 Prsentation du diapositif exprimental 21

2.1 But du travail 21

2.2 Description du dispositif 21

2.3 Dispositifs des mesures 23

3.1 Mesure de dbit 23

3.2 Variation de la vitesse de rotation 24

3.3 Couple moteur 24

3.4 Hauteur manomtrique 25

2.4 Procdure des essais 25

4.1 Manipulation 25

4.2 Points de fonctionnement 26

2.5 Valeurs exprimentales de la pompe TE47 26

2.6 Calcul exprimental de la pompe TE47 27

6.1 Calcul exprimental des H(Q) 27

6.2 Calcul exprimental des Ph(Q) 28

6.3 Calcul exprimental des ( )QPm 29

6.4 Calcul exprimental des ( )Qh 30

6.5 Groupement des caractristiques H(Q), Ph(Q), Pm(Q) et ( )Qh 316.6 Interprtation des rsultats 33

6.7 Comparer les caractristiques obtenues avec celles du constructeur 33

2.7 Estimation derreur exprimentale 35

2.8 Conclusion 36

Chapitre 3. Modlisation des coulements internes en turbomachines

3.1 Introduction 37

3.2 Equations gnrales de base 37

2.1 Equation de continuit et quation dynamique (Navier-Stokes) 37

2.2 Equations sous forme conservative 39

2.3 Equations simplifies de mouvement 40

2.3.1 Equations d'Euler 40

2.3.2 Equations de l'coulement incompressible sain 41

2.3.3 quations lies l'coulement potentiel 41

Table des matires iv

2.3.4 quations en termes de fonction de courant 423.3 Equations particulires pour les turbomachines 42

3.4 Mthodes unidimensionnelles 44

3.5 Mthode Quasi-Tridimensionnelle 45

5.1 Ecoulement Mridien 45

5.1.1 Lquilibre radial simplifi (ERS) 45

5.1.2 Thorie des disques actuateurs 46

5.1.3 Mthode complte Quasi-3D 47

5.2 Ecoulement aube aube 49

3.6 Mthode tridimensionnelles 51

6.1 Codes Navier-Stokes 52

3.7 Choix de Modle de turbulence 53

7.1 La dcomposition de Reynolds 53

7.2 Modles De Turbulence 54

7.2.1 Modle k-? standard 54

7.2.2 Modle k-? standard 56

7.2.2 Modle RNG k - e 587.3 Modlisation de lcoulement prs des parois 59

3.8 Classification des mthodes de dimensionnement 61

3.9 Conclusion 63

Chapitre 4 : Mthodes numriques

4.1 Introduction 64

1.1 Mthodes des diffrences finis 64

1.2 Mthodes des lments finis 64

1.3 Mthodes des volumes finis 65

4.2 Principe de la mthode des volumes finis 65

2.1 Domaine de calcul (maillage) 65

2.2 Discrtisation des quations gouvernantes 67

4. 3 Couplage Pression-Vitesse 69

3.1 Les fonctions de forme 70

3.2 Les gradients de pression 72

4.4 Forme gnrale de la proprit ? utilise par CFX 72

Table des matires v

4.5 Couplage du systme dquations 74

4.6 Solution des quations dans le module de CFX 75

4.7 Conclusion 76

Chapitre 5. Application de logiciel ANSYS ICEM-CFX pour la pompe TE47

5.1 Introduction 77

5.2 Dimensionnement et analyse des performances des turbomachines 77

2.1 Problme direct (analyse) 77

2.2 Problme inverse (dimensionnement) 78

2.3 Optimisation 78

5.3 Dimensionnement de la pompe TE47 79

5.4 Prsentation de ANSYS ICEM-CFX 81

5.5 Plate-forme de la simulation numrique 82

5.1 Cration de la gomtrie 83

5.2 Maillage de la gomtrie 86

5.3 Prsentation de la pompe TE47 avec logiciel ANSYS CFX 88

5.3.1 CFX-Pre 88

5.3.2 CFX-Solveur 90

5.3.3 CFX- Solver Manager 91

5.6 Conclusion 92

Chapitre 6. Rsultats et discussion

6.1. Introduction 93

6.2. Pompe TE47 93

6.3 Dfinition physique du domaine de calcul 94

3 .1 Couplage (interface) 94

3 .2 Domaine de calcul 95

6.4 Validation de maillage 95

6.5 Evaluation des modles de turbulence 97

6.6 Exploitation des rsultats 98

6.7 Analyse des coulements internes 100

7.1 Champ de vitesse dans la pompe 101

7.1.1 Evolution en fonction du dbit 104

7.1.2 Evolution en fonction de vitesse de rotation 104

Table des matires vi

7.2 Champ de pressions statique dans la pompe 105

6. 8 Conclusion 107

Conclusion gnrale 108

Rfrences bibliographiques 110

Liste des tableaux ix

Liste des tableaux


Tableau 2.1 - Caractristiques fondamentales de la pompe centrifuge 3000 tr/mn 26

Tableau 2.2 - Caractristiques fondamentales dune pompe centrifuge 2000 tr/mn 27


Tableau 3.1 - Diverses mthodes de rsolution de lcoulement mridien 46

Tableau 3.2 - Mthodes pour la rsolution de lcoulement aube aube 51

Tableau 3.3 - Constantes du modle k - e standard 56Tableau 3.4 - Constantes du modle w-k standard 59

Tableau 3.5- Constantes du modle RNG k - e standard 60

Chapitre 5. Application de logiciel ANSYS ICEM-CFX pour la pompe TE47

Tableau 5.1- Cahier des charges de la pompe 80

Tableau 5.2- Caractristiques gomtriques de la pompe TE47 81

Tableau 5.3 - Caractristique du logiciel ANSYS ICEM et ANSYS CFX 83

Tableau 5.4- Les tapes utilis dune configuration gomtrique (ANSYS ICEM ) 85

Tableau 5.5 - Les tapes de gnration du maillage 88

Nomenclature x

Nomenclature

Lettres latinesSymbole Dsignation UnitC Coefficient de dbit [-] De

DiamtresEnergie Totale

][m[J/kg]

F Force ][Ng Acclration de la pesanteur ]/[ 2smH Hauteur dlvation ][m

thH Hauteur thorique nombre daubes fini ][mthH Hauteur thorique nombre daubes infiniment grand ][m

h Hauteur manomtre ][m h Enthalpie [J/kg]I Rothalpie [J/kg]

K Ku

Conductivit thermiqueMoment cintique

[w m2/k]

[N .m] k nergie cintique turbulente [J.kg-1]MM

Nombre de MachCouple

[-][N .m]

n21 n,n

Vitesse de rotation de la roueVitesse de rotation deux configuration ( 3000 et 2000)

min]/[trmin]/[tr

sQn Vitesse spcifique min]/[trp

0pPressionPression totale

][bar][bar

P Puissance ][WQQ*

Dbit volumiqueUne valeur de dbit

]/[ 3 sm

]/[ 3 smqV Dbit volumique ]/[ 3 sm

mq Dbit massique ]/[ skg

r Rayon ][mS Surface de l'aube ][ 2mtUVW

TempsVitesse dentranementVitesse absolueVitesse relative

][s[m/s][m/s][m/s]

Nomenclature xi

Lettres grecques

Indices

Symbole Dsignationam,av1,2

Amont, avalEntre et sortie

x,y,z Coordonnes cartsiennesr,?,z Coordonnes cylindriques0 Vieux niveau de temps

i Numro de positioni,j,k Direction de projectionip Indice du point dintgration

Symbole Dsignation Unitr Masse volumique [kg/m3]? Taux de dissipation de l'nergie cintique turbulente [W/kg]G coefficient de diffusion [-]

? Grandeur quelconque [-]fg

Fonction potentiel Coefficient de viscosit cinmatique

[m2/s][m2/s]

h Rendement [%]a Angle de la vitesse absolue ][b Angle de la vitesse relative ][?? Variation [-]W Vitesse angulaire ]/[ sradsk , s? Constante du modle k-e [-]m Viscosit dynamique [Pa.s]

effm Viscosit effective [Pa.s]n Viscosit cinmatique molculaire ]/[ 2 smy Fonction de courant [m2/s]

Liste des figures vi

Liste des figures

Chapitre 1. Synthse bibliographique

Figure 1.1- Quelques types des roues de turbopompe 5

Figure 1.2- Schma d'une pompe centrifuge 6

Figure 1.3- Diffrentes types des roues 7

Figure 1.4- Principe de mesure de la caractristique H(Q) 10

Figure 1.5- Caractristique de la hauteur 12

Figure 1.6- Caractristique P(Q) d'une pompe centrifuge 13

Figure 1.7- Caractristiques des rendements )(Qh 14

Figure 1.8- Diagramme des vitesses pour une roue de pompe centrifuge 14

Figure 1.9- Triangle de vitesse 15

Figure 1.10- Ecoulement dans la roue dune pompe centrifuge 16

Figure 1.11 Triangle des vitesses 17


Figure 2.1- Dispositif de banc dessai un tage(TE 47). Laboratoire 22

dhydraulique, Universit Hassiba Benbouali de Chlef (UHBC)

Figure 2.2- Schma dinstallation du banc dessai TE47 23

Figure 2. 3- Moteur lectrique de la pompe accroch au dynamomtre [UHBC] 24

Figure 2.4- Courbes exprimentales de la Hauteur en fonction de dbit pour n1et n2 28

Figure 2.5- Courbes exprimentales de la puissance hydraulique en fonction de

dbit pour n1et n2Figure 2.6- Courbes exprimentales de la puissance moteur en fonction de

dbit pour n1et n2

29

Figure 2.7- Courbes exprimentales du rendement en fonction de dbit pour n1et n2 30

Figure 2.8- Courbes des rsultats exprimentaux des caractristiques de la pompe pour n1 32

Figure 2.9- Courbes des rsultats exprimentaux des caractristiques de la pompe pour n2 32

Figure 2.10- Courbes de comparaison des hauteurs-dbit de la pompe pour n1 34

Figure 2.11- Courbes de comparaison des hauteurs-dbit de la pompe pour n2 34

Liste des figures vii


Figure 3.1- Modle de l'coulement trois zones 40

Figure 3.2- Surfaces de courant au sein d'une turbomachine 43

Figure 3.3- Lignes de courant dans le repre absolu

Figure 3.4- Evolution axiale des caractristiques dans la thorie des disques actuateurs

44

46

Figure 3.5- Rsolution des quations de Navier-Stokes. Modlisation de la turbulence 52

Figure 3.6- Mailles en 2D (prismatique) prs de la paroi 60

Figure 3.7- Organisation de la dmarche intgrale de conception 62

Chapitre 4. Mthodes numriques

Figure 4.1 - Volume de contrle dans un maillage tridimensionnel non orthogonal 66

Figure 4.2 - Point dintgration dans un lment dun volume de contrle 68

Figure 4.3 - Dtermination des positions de n?uds dans un lment hxadral 70

Figure 4.4 - Organigramme de calcul du code ANSYS CFX 75

Chapitre 5. Application de Logiciel ANSYS ICEM-CFX pour la pompe TE47

Figure 5.1- Roue de la pompe TE47 81

Figure 5.2- Coupe roue- volute de la pompe TE47 81

Figure 5.3- Plateforme de la simulation numrique

Figure 5.4- Les outils utilis pour une configuration gomtrique (ANSYS ICEM )

82

83

Figure 5.5- Vue 3D roue + couvert de roue 85

Figure 5.6- Vue 3D de la pompe TE47 (roue + volute) 85

Figure 5.7- Maille ttradrique 86

Figure 5.8- Couche de la maille prismatique 86

Figure 5.9- Mthode utilis pour gnrer le maillage de la pompe TE 47 88

Figure 5.10- Gomtrie importe par le module CFX-Pre 89

Figure 5.11- CFX- Solver Manager 90

Figure 5.12- Lancement d'analyse du problme et Contrle de convergence par

le Solveur

91

Figure 5.13- Iso-vitesse ralise par le CFX-Post. 92

Chapitre 6. Rsultats et discutions

Figure 6.1- Dfinition du domaine de calcul de la Pompe TE4 93

Liste des figures viii

Figure 6.2- Maillage de calcul a)222789, b) 229264 lments 96

Figure 6.3- Influence de la taille de maillage. Courbes hauteur-dbit 96

Figure 6.4 - Influence du modle de turbulence sur la hauteur de la pompeTE47 98

Figure 6.5- Caractristiques hauteur dbit Pompe TE47 pour n1= 3000(tr /mn). 99

Rsultats Comparatifs entre la simulation et exprimental 99

Figure 6.6 - Caractristiques hauteur dbit Pompe TE47 pour n2 = 2000(tr /mn). 99

Rsultats Comparatifs entre la simulation et exprimental.

Figure 6.7- Plan moyen dtude. Pompe TE47 101

Figure 6.8.a- Vecteurs vitesse pompeTE47 (Qn =15,2l/s) 101

Figure 6.8.b- Vecteurs vitesse pompe TE47 (Q=0, 68l/s) 102

Figure 6.8.c- Vecteurs vitesse pompe TE47 (Q=1,9l/s) 102

Figure 6.9.a- Iso-vitesse pompe TE47 (Q=1,9l/s) 103

Figure 6.9.b- Iso-vitesse pompe TE47 (Qn =1,52l/s) 103

Figure 6.9.c- Iso-vitesse pompe TE47 (Q =0.68l/s) 104

Figure 6.10 - Vecteurs vitesse deux vitesses de rotation pour n1 et n2 105

Figure 6.11.a- Pression statique pompe TE47 (Q= 1,9l/s) 105

Figure 6.11.b- Pression statique pompe TE47 (Qn =1,52l/s) 106

Figure 6.11.c- Pression statique pompe TE47 (Q= 0, 68l/s) 106


Introduction gnrale

Leau a eu toujours de limportance dans la vie (est fait de leau toute chose

vivante verset 30 Al-anbiya ), elle a incit l'homme raliser des machines qui

permettaient son extraction, sa transformation et son transfert.

L'Algrie possde de grandes ressources hydrauliques (oueds, nappes phratiques, mer,)

qui offrent de multiples possibilits d'utilisation (industrie, hydrolectricit, irrigation, eau

potable, tourisme, loisir, ). Elle doit galement faire face une consommation d'eau

annuelle croissante, pour ses diffrents besoins.

L'exploitation de ces ressources ncessite aujourd'hui des installations de grande taille,

pour l'extraction, la transformation et le transfert des eaux de diffrent point, dans les

installations industrielles, l'lment le plus intressant est la pompe d'o notre approche pour

les coulements internes dans une pompe centrifuge.

La recherche sur les fluides et plus particulirement sur les coulements incompressibles a

pris un grand essor sur le plan exprimental et numrique.

Ltude de la simulation numrique de lcoulement interne dans une pompe

centrifuge avec le CFX, nous parait tre un sujet dintrt certain pour un mmoire de

magister.

Ce mmoire est constitu, outre ce chapitre introductif, la conclusion gnrale et de 6

chapitres principaux.

- Le premier chapitre contient une synthse bibliographique sur les turbomachines et les

pompes centrifuges, leur principe de fonctionnement, et la thorie des pompes

centrifuges.

- Le deuxime chapitre est consacr ltude exprimentale sur un banc d'essai de la

pompe centrifuge de type TE 47, disponible au laboratoire de la facult des sciences et

Sciences de l'ingnieur (U.H.B.C) et lUniversit des Sciences et de la Technologie

dOran(U.S.T.O).

- Le troisime chapitre dcrit, la modlisation des coulements internes dans les

turbomachines. Aprs avoir expos les quations gnrales rgissant ces coulements,


on prsente la mthode unidimensionnel et le modle quasi-tridimensionnel

dcomposant l'coulement tridimensionnel en deux coulements bidimensionnels,

lune aube aube et l'autre mridien, ainsi que les mthodes de rsolution de ces

derniers. Nous portons enfin notre attention sur la mthode tridimensionnel de

lcoulement interne qui se base sur la technique de la CFD qui constitue notre centre

d'intrt et quon va la dtailler par la suite.

- Le quatrime chapitre est consacr aux mthodes numriques o nous prsentons la

mthode des volumes finis utilise pour la rsolution des quations de turbomachine

(Equations de Navier Stokes et quation de continuit) y compris lalgorithme qui

traite le couplage pression-vitesse dans les quations de Navier Stokes implanter dans

le code de calcul CFX.

- Le cinquime chapitre se focalise sur la dmarche suivre pour tracer et mailler la

gomtrie tudier (pompe TE 47) on utilise le logiciels ANSYS ICEM et on exporter

vers le logiciel de simulation ANSYS CFX afin de dfinir le domaine physique.

- Dans le dernier chapitre, les rsultats de la simulation numrique du domaine physique

(roue-volute) de la pompe TE47 seront prsentes et compars aux rsultats

exprimentaux. Enfin nous analyserons les diffrents champs de vitesses et de

pressions dvelopps dans la pompe.

Chapitre 6 : Rsultats et discussions 107

6. 8 Conclusion

Nous avons tudi dans cette partie, les performances de la pompe TE 47. Les

rsultats obtenus travers la simulation numrique nous ont permis de tirer les conclusions

suivantes :

- Les courbes numriques et exprimentales de hauteur montrent une allure trs

satisfaisante selon la littrature des turbomachines, typique dune pompe bien

dimensionne.

- En outre nous avons remarqu que le code de calcul utilis CFX, peut tre considr

comme un vritable laboratoire virtuel utilis pour analyser les coulements internes et

ltude les performances des pompes centrifuges. Cependant la validation exprimentale

reste llment indispensable pour tester nos modles numriques utiliss et la fiabilit des

conditions aux limites choisies.


Conclusion gnrale

Le travail prsent dans ce mmoire, porte sur ltude des coulements internes dans une

pompe centrifuge de type TE47, comme il montre lintrt dutiliser des codes de calcul pour

valuer les performances globales et permet davoir un aspect critique sur la structure de

lcoulement de la machine.

Nous avons men en premier lieu une synthse bibliographique trs utile la

comprhension de la thorie de lcoulement dans les turbomachines.

En seconde lieu, ltude exprimentale a permis dobtenir les courbes caractristiques

de performance de la pompe TE47 (H(Q), Ph(Q), Pm(Q) et ( )Qh ) pour deux vitesses derotations (n1= 3000tr/mn et n2=2000 tr/mn).

En troisime lieu, l'volution qu'a subi la dmarche de modlisation des turbomachines

au cours du temps, permet de dvelopper le projet de dimensionnement sous diffrentes

mthodes. La mthode unidimensionnelle nous donne une ide de la machine et son

comportement, la mthode quasi-tridimensionnelle dcomposant lcoulement tridimensionnel

en deux coulements bidimensionnels, lune aube aube et autre mridien, enfin la mthode

tridimensionnel, en gnralisant la rsolution des quations de Navier-Stokes, nous permet de

simuler le comportement complexe dun coulement rel et visqueux.

En dnier lieu, ltude de la simulation des coulements tridimensionnels turbulents

dans la pompe, avec le logiciel de CFD dans son niveau le plus lev, nous ont permis de dfinir

le caractre 3D. La viscosit de lcoulement, apportant au dveloppeur des informations trs

prcises sur le comportement du fluide lintrieur de la machine. Do on a tir les conclusions

suivantes :

- Au dbit nominal la valeur numrique de la hauteur dlvation trs proche que la

valeur exprimentale, lcart est de 0,53 %, sachant que la validit de la plus part des

codes des calculs est vrifie pour des dbits nominaux, par contre au dbit maximal

(Q = 1.9 l/s) et au dbit rduit (Q=0.3 l/s) on constate que il y a une diffrence plus

significative de lcart moyen, 8,24% .Contrairement aux valeurs numriques, les pertes

dues aux frottements lintrieure de la machine sont plus grandes au dbit maximal et

diminuent faible dbit, ce qui confirme quau dbit (Q=0. 3 l/s), les courbes se

rapprochent.


- Les courbes numriques et exprimentales de la hauteur de la pompe montrent une

allure trs satisfaisante dune pompe typique bien dimensionne.

- Les deux configurations de la vitesse de rotation (n1 et n2), montrent que la hauteur de

la pompe augmente en fonction de la vitesse de rotation et du dbit rduit, en

rappelons que cette remarque est observe lors de ltude exprimentale.

- Lanalyse des champs de vitesse relative et pression statique aux diffrents dbits

montre une capacit de la simulation numrique prvoir lorganisation de

lcoulement. Les rsultats au dbit maximal (Q=1.9 l/s) et au dbit nominal (Q=1.52

l/s) montre que le fluide est mieux canalis dans la roue et la volute, par contre, des

variations plus importantes sont observ au dbit partiel (Q=0,68 l/s) o la structure de

l'coulement devient chaotique et forme deux fortes zones de recirculation l'entre et

la sortie de la pompe. Cette recirculation due aux forces centrifuges lies la courbure

des aubes et la rotation est trs difficile prendre en considration.

Dans lensemble, les rsultats des simulations peuvent fournir des renseignements

ncessaires pour la mise en place ou lamlioration des gomtries pour la conception, lanalyse

et loptimisation des performances des turbomachines fluide incompressible.

En perspective et afin damliorer notre travail, nous souhaiterions inclure une tude de

linfluence de la gomtrie de laubage et des vitesses de rotation sur les caractristique de la

pompe centrifuge TE47.


Rfrences bibliographiques

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[18] Abidat M., Chen H., Baines N. C and Firth M.R., Design of a Highly Loaded Mixed

Flow Turbine Proc, I Mech, E Journ. Power and Energy, 1992, Vol 206, 1992.


[19] Hamel M., Etude des performances dune volute de turbine radiale ou semi axiale. Thse

de magistre USTO, Oran 2005.

[20] Toufik T., Etude de linfluence de la gomtrie de laubage et de vitesse de rotation de la

roue sur les caractristiques dune pompe centrifuge. Thse de magistre U. H. B.C, 2000.

[21] Miguel A., Mthodologie et optimisation dans la conception et l'analyse des

performances des turbomachines fluide incompressible. Thse de doctorat ENSAM, Paris

,1999.

[22] Akhrasa A R., Etude de linteraction roue-diffuseur dans une pompe centrifuge. Thse

de doctorat INSAlyon,2002.

[23] Documentations CFX. 10/ (1) Solver Theory / (2) Turbulence And Near Wall Theory.

[24] Bulletin technique, Bancs dessais de pompe centrifuge TE47/83, Deltalab 38340

voreppe/France,1985.

SIMULATION NUMERIQUE DE LECOULEMENT INTERNE DANS UNE POMPE

CENTRIFUGE AVEC LE CFX

Rsume: La simulation numrique tend prendre de plus en plus dimportance dans le dveloppement des

projets scientifiques actuels tant moins onreuse et plus flexible. Cette tude comporte l analyse

bibliographique des travaux antrieurs, l tude exprimentale sur les caractristiques des performances dune

pompe centrifuge de type TE47, la mise en ?uvre des quations modlisant les coulements internes en

turbomachines, la rsolution numrique de ces quations par la mthode des volumes finis, lapplication de

logiciel ANSYS ICEM pour tracer et mailler la pompeTE47, ltude tridimensionnelle de lensemble roue-volute

laide de logiciels ANSYS CFX et enfin comparaison aux rsultats exprimentaux . La simulation rpond aux

problmes de trac (design) des machines et aux soucis des constructeurs de disposer de mthodes rapides,

fiables et suffisamment prcises.

Ce travail a atteint lobjectif de montrer le lien troit entre les tudes exprimentale et numrique, analyser les

champs des coulements internes en turbomachines, servir de base pour amliorer les gomtries et

loptimisation des performances des turbomachines fluide incompressible et avoir une nouvelle vision sur les

pompes.

Mots-clefs : Simulation numrique, logiciel ICEM, logiciel CFX, coulements incompressible, pompecentrifuge TE47.

NUMERICAL SIMULATION OF THE INTERNAL FLOW IN A CENTRIFUGAL

PUMP WITH CFX

Abstract: Numerical simulation tends to take more and more importance in the development of the current

scientific projects is less expensive and more flexible. This study comprises the bibliographical analysis of

former work, the study experimental on the characteristics of the performances of a pump centrifuges of type

TE47, the implementation of the equations modelling the internal flows out of turbomachines, the numerical

solution of these equations by the method of finite volume, the application of ANSYS ICEM software to draw

and the mesh pompeTE47,the three-dimensional study of group impeller-volute pump with the aid of software

ANSYS CFX and finally compared in experimental results. Simulations responds to the problems of design in

the pump industry, the main difficulty of manufacturers is to have fast, reliable and accurate methods.

This work has achieved the goal of showing the link between the numerical and experimental study, analyze the

fields of internal flows turbomachines, serve as a basis for improving the geometry and performance

optimization of turbomachinery fluid and incompressible to have a new vision on pumps.

Keywords: Numerical simulation, software ICEM, software CFX, incompressible flow, centrifugal pump TE47

Date post:	29-Sep-2015
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