Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique des Fluides : Lyon 1 : 2003. / Titre provenant de l'écran titre. 106 réf. bibliogr.

Th. doct.-ing.--Méc.--Toulouse--INP, 1981. N°: 180.

Le but de cette étude est de faire le bilan des principales techniques de simulation mathématique des écoulements autour des corps et de mettre celles-ci sous des formes appropriées au calcul des écoulements autour des corps de révolution. Jusqu'à ces dernières années, on s'est limité au calcul des écoulements des fluides parfaits, bien que dès 1908, H, Blasius [1] eut déjà abordé le calcul des couches limites laminaires sur les corps de révolution.

L’étude d’un sillage dynamique symétrique associé à un sillage asymétrique d’un scalaire passif est décrite ici. Deux plaques d’aluminium sont placées parallèlement dans une soufflerie. Un fluide composé d’eau et de méthanol est pompé dans ces plaques pour en chauffer une et refroidir l’autre. Un différentiel de température égal par rapport à la température de l’écoulement est alors obtenu à l’arrière de chacune d’elles. L’ensemble des quantités dynamiques et thermiques sont mesurées à l’aide de thermistances, de sondes à fils chauds croisés et à filfroid. Ces mesures sont effectuées au bord de fuite des plaques et jusqu’à 1.2 mètre en aval de celles-ci. La transition du sillage vers son état autosimilaire est alors observée et l’ensemble des termes du bilan de l’énergie cinétique turbulente et du bilan de la demi-variance des fluctuations de température sont calculés et analysés. L’évolution longitudinale des paramètres caractéristiques du sillage dynamique indique que ce dernier n’atteint pas son état autosimilaire, même à la dernière station de mesure. Le sillage thermique montre de nombreux signes d’autosimilarité, mais sa dépendance au sillage dynamique nous empêche de conclure sur son état. Toutefois, la fusion complète des deux sillages dynamiques à une distance de 1.2m laisse penser que la zone d’autosimilarité est presque atteinte. Concernant les deux bilans étudiés ici, le terme de production domine dans la région de cisaillement classique du sillage et balance le terme de dissipation. Une concordance satisfaisante est observée entre nos résultats et ceux provenant de la littérature. Pour poursuivre l’étude de ce type de sillage et observer la zone d’autosimilarité, il est envisageable de réduire la vitesse de l’écoulement et/ou la distance entre les deux plaques parallèles.

Ce projet de maîtrise vise à faire une caractérisation préliminaire de l'écoulement d'une turbine Francis de moyenne chute au régime sans charge dans le cadre du projet Tr-Francis au Laboratoire de machines hydrauliques. Concrètement, le projet a validé la méthodologie numérique utilisée à l'aide de mesures expérimentales préliminaires. De plus, les simulations numérique sont permis de fournir les chargements fluides afin que des simulations structurelles puissent être réalisées. Finalement, les résultats ont permis de cibler les structures dominantes dans l'écoulement qui causent les plus importantes fluctuations de pression et ainsi aider l'équipe expérimentale à positionner les capteurs de pression et à choisir leurs plans de mesures. Pour y arriver, la méthodologie est basée sur des interpolations de mesures effectuées par Hydro-Québec au régime sans charge sur le prototype. Les données sont prises telles quelles pour les simulations effectuées à l'échelle prototype et elles sont mise à l'échelle grâce aux lois de similitude de la norme IEC 60193 pour les simulations à l'échelle modèle. L'effet des conditions d'entrée dans le domaine est étudié sur des domaines partiels avec des maillages de différentes densités ainsi que sur le domaine complet. Les pressions obtenues numériquement dans l'aspirateur sont comparées aux mesures expérimentales préliminaires et les résultats sont concordants. De plus, les poches de cavitations observées numériquement au bord de fuite remontant sur le côté pression des aubes sont, de plus, confirmées par l'expérimentation. Des analyses fréquentielles à partir des signaux de pression sont utilisées dans ce projet afin de caractériser les phénomènes. En plus d'utiliser différentes méthodes de visualisation numériques afin d'isoler et d'analyser les structures principales dans l'écoulement. Imposer un profil de vitesse uniforme comparativement à un profil de vitesse tiré de simulations de la bâche et de la conduite d'amenée ne modifie pas les résultats significativement à l'échelle modèle avec le maillage le plus fin. Lors des simulations avec le domaine complet, plusieurs phénomènes d'importances ont été observés. Notamment des tourbillons inter-aubes, qui ont une modulation à f/n = 1, une importante zone de recirculation dans l'aspirateur qui remonte jusque dans la roue, des tourbillons à l'interface entre la roue et l'aspirateur qui se développent dans la couche cisaillée, un débalancement de l'aspirateur causé par le coude ainsi qu'une zone cavitante au bord de fuite. / This thesis presents the preliminary characterization of the flow in a medium head Francis turbine at speed no-load within the scope of the Tr-Francis project at the Hydraulic Machinery. Laboratory. Concretely, the project aims at validating the numerical methodology used with preliminary experimental measurements. Moreover, the numerical simulations will provide the fluid load for the FEA simulations. Ultimately, the results will allow identifying the dominant structures in the flow causing important fluctuations. Thus helping the experimental team to find the optimal location for the pressure sensors and the measuring planes. To do so, the numerical methodology is based on the measurements interpolation performed by Hydro-Québec on the prototype turbine at speed no-load. The data are applied, as they are, as the initial conditions for the prototype scale simulations. For the model scale simulations, they are scaled down using the similitude laws from the IEC 60193 standard. The effects of the inlet conditions are studied on partial domains with different mesh densities as well as on the complete domain. To validate the simulations, the pressure measurements obtained numerically in the draft tube are compared with the preliminary measurements and the results are in good agreement. Furthermore, the trailing edge cavitation observed numerically is also visible in experimental flow visualizations. Spectral analyses of pressure signals are used to help to characterize the phenomena. Different numerical visualization techniques are also used to isolate and analyse the main flow structures. Imposing a uniform velocity profile compared to the one obtained from the penstock and spiral case simulation does not significantly affect the results at model scale with the finest grid. Many important phenomena such as modulated inter-blades vortices, an important backflow region in the draft tube coming up to the runner, vortices generated in the draft tube in the shear layer, static pressure imbalance in the draft tube caused by the elbow and trailing blade cavitation were observed on the complete domain model scale simulations.

Th. doct.--Aix-Marseille 2, 2003. / Bibliogr. p. 211-216. Résumé en français et en anglais. L'ouvrage porte par erreur ISSN 0078-3780.

Texte remanié de: Thése de doctorat--Université de Provence Aix-Marseille 1, 2005. / Bibliogr. p. 151-156 Résumé en français et en anglais. ISSN exact de la collection : 0078-3781.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 77 réf. Index.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 117 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 102 réf.