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Analyse Des Écoulements Inter-Disques En Vue D'optimiser Les Poussées Axiales Dans Les Machines Hydrauliques Utilisées En Station Hydro-Électrique

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 03-12-2010
auteur(s) Abdel Nour Fadi
jury Bois G.; Debuchy R.; Chassaing P.; Desmet B.; Benra F-K.. Dument A.; Le Gal P.; Pavesi G.
école .Arts et Métiers ParisTech
  
résumé Les propriétés de l'écoulement turbulent confiné dans une cavité délimitée par deux disques parallèles coaxiaux dont l'un est en rotation sont très sensibles à la géométrie périphérique du système. Plusieurs études récentes ont montré que l'écoulement en bloc prévu par la théorie de Batchelor n'est pas toujours observé dans une cavité non soumise à un flux forcé. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre ce phénomène et d'étendre le cadre de l'étude au cas d'un écoulement centripète forcé. La première partie du travail aborde l'aspect théorique du problème. Les solutions stationnaires de von Kármán et Bödewadt, valables pour un disque infini, sont couplées à de nouvelles hypothèses prenant en compte les échanges radiaux de fluide hors couches limites et les conditions périphériques. Ceci permet d'aboutir à des lois analytiques originales pour les distributions radiales du coefficient d'entraînement du fluide, la pression statique pariétale et la pression totale, avec ou sans flux radial forcé. La validité de ces solutions est testée à l'aide de nombreux résultats expérimentaux et numériques, extraits de la littérature ou obtenus dans le cadre de ce travail. Dans cette optique, un banc d'essais a été aménagé et des simulations numériques réalisées à l'aide du code de calcul industriel Fluent. L'accord obtenu est généralement bon, sous réserve d'ajuster correctement les constantes du modèle, pour lesquelles des relations empiriques les plus générales possible sont proposées. L'analyse des résultats met clairement en évidence l'influence des conditions aux limites et plus particulièrement les effets de variation du taux de pré-rotation périphérique.
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