Validation d'un modèle unidimensionnel pour l'étude d'un écoulement instationnaire dans une turbine

Afin d'optimiser les performances et le rendement d'une turbine soumise à un écoulement instationnaire, il est essentiel de comprendre et de pouvoir prédire la propagation des ondes de perturbation et leurs effets sur la turbine. Pour ce faire, un modèle basé sur la dynamique des gaz est utilisé afin de simuler l'écoulement instationnaire et compressible intrinsèque au groupe moteur à l'étude. Les équations de conservation pour un écoulement unidimensionnel et non-visqueux sont résolues à l'aide d'une méthode numérique d'ordre 2 basée sur les techniques par différences finies. Ce modèle permet de résoudre la propagation d'ondes dans une conduite avec des variations d'aire de section, de la friction et du transfert de chaleur à la paroi. Des conditions aux frontières sont intégrées au modèle afin de simuler les interactions aux extrémités du domaine. Les résultats du modèle sont comparés aux données expérimentales obtenues avec une conduite munie de deux plaques à orifice. Cette validation montre une représentation satisfaisante de la propagation de l'onde de pression dans la conduite pour différentes fréquences d'écoulement et différentes grosseurs d'orifice. Parmi les conditions aux frontières, une frontière est développée afin de calculer les propriétés de l'écoulement à travers une turbine et de prédire ces performances. La turbine est traitée à l'aide d'un modèle quasi-stationnaire. Une validation avec des données expérimentales montre des erreurs significatives dans l'estimation du débit massique et de la puissance prédites par le modèle. Ces erreurs sont induites principalement par les erreurs de modélisation dues aux simplifications des phénomènes réels et le manque d'instrumentation à haute fréquence afin de simuler fidèlement les conditions à l'entrée de la turbine.