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
Chapitre 2. Etude exprimentale
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
Chapitre 3. Modlisation des coulements internes en turbomachines
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
Chapitre 2. Etude exprimentale
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
Chapitre 3. Modlisation des coulements internes en turbomachines
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 1
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,
Introduction gnrale 2
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 108
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.
Conclusion gnrale 109
- 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 110
Rfrences bibliographiques
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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