Investigation numérique de la perte de rendement à l'avant- distributeur de deux turbines Francis

Résumé

L’objectif de ce mémoire est de déterminer l’augmentation de rendement due à la modification de l’avant-distributeur par la simulation simultanée de l’écoulement dans les composantes noyées de deux turbines hydrauliques. Cette méthode de simulation, par les équations RANS instationnaires, vise à déterminer l’effet de la réduction de la perte de rendement à l’avantdistributeur sur les composantes avals de la turbine. Pour y parvenir, une méthodologie de simulation, par accroissement de la taille des domaines de simulation, est mise en oeuvre jusqu’à l’obtention des simulations de turbine complète. Les simulations de domaine réduit évaluent l’influence des paramètres de simulation et la possibilité d’un domaine de taille réduite à capter la diminution de la perte de rendement par la modification de l’avant-distributeur. Les simulations de turbine complète montrent que la source principale de réduction de la perte de rendement provient de la modification même des avant-directrices. Celle-ci élimine le décollement de la couche limite à leur bord d’attaque et l’importante zone de recirculation dans la double-grille. La réduction de la perte de rendement dans la roue diminue en comparaison à celle dans la double-grille. Selon l’analyse des simulations de turbine complète et la comparaison avec celles de bâche avec la double-grille, la roue uniformise l’écoulement à son entrée. Ainsi, la faible variation de la perte de rendement dans la roue provient de la modification de l’écoulement moyen par le décollement de la couche limite à l’avant-distributeur. Ensuite, l’écoulement très similaire à la sortie de la roue, mis à part un point d’opération différent entre la géométrie originale et modifiée, admet une très faible variation de la perte de rendement dans l’aspirateur. L’effet de la seule différence de l’écoulement est également vérifié avec une précision accrue par des simulations d’aspirateur seul. Ces résultats montrent que la méthodologie numérique utilisée pour les simulations de turbine complète semble incapable de déterminer toute la réduction de la perte de rendement mesurée expérimentalement. Il apparait que les paramètres numériques mis en oeuvre montrent possiblement l’atteinte des limites d’une modélisation RANS de l’écoulement dans l’ensemble de la turbine hydraulique pour déterminer une réduction pointue de la perte de rendement. Pour cette raison, il est préféré l’usage des simulations des composantes fixes en amont de la roue dû aux ressources informatiques nécessaires à leur réalisation par rapport à la précision de leur évaluation de la perte de rendement.

Date	9 déc. 2014
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Azzeddine Soulaïmani (Directeur(-trice))