Numerical and experimental study of pressure fluctuations in centrifugal pumps - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

Numerical and experimental study of pressure fluctuations in centrifugal pumps

Analyse numérique et expérimentale des fluctuations de pression dans les pompes centrifuges

(1)
1

Abstract

Application of centrifugal pumps plays an important role in various sectors of industry in general among them we can mention the automotive, construction of naval facilities, etc. They are commonly used by their hydraulic performances to drive a fluid. It is well known that the behavior of the internal fluid is characterized by strong interactions between the moving parts and the fixed ones which are the origin of noise and vibration. In the case of centrifugal pumps, the noise is characterized especially at the blade passing frequency as a result of the hydrodynamic interaction between the impeller and the volute tongue. The intensity of this excitation, which depends on the geometry and operating conditions, can be harmful in certain conditions and requirements. The research works carried out, through numerical simulations and specific experimental studies enabled us to contribute to the analysis and control of pressure fluctuations in centrifugal pumps. A numerical procedure for predicting the tonal noise at the blade frequency is developed and validated by comparison to experimental results. In addition, improved numerical algorithms and the development of computer hardware have enabled the emergence of flow simulation codes. However, given the accuracy requirements to predict the pressure fluctuations and the difficulty of commercial codes to achieve high-order schemes, lead us to develop our own code. The new code (FV-MLS), which is based on finite volume method and high-order approximations, is implemented with the sliding mesh technique in order to validate the new approach in a 2D configuration centrifugal pump.
L'utilisation des pompes centrifuges à volute joue un rôle important dans divers secteurs de l'industrie en général. Parmi eux on peut mentionner l'automobile, la construction des installations navales, etc. Elles sont couramment employées par leurs prestations concernant leurs performances globales et leur comportement hydroacoustique. Il est bien connu que le comportement du fluide interne est caractérisé par des fortes interactions entre les parties mobiles et fixes qui sont à l'origine du bruit et des vibrations. Dans les cas des pompes centrifuges, le bruit se caractérise particulièrement à la fréquence aubage dû à l'interaction hydrodynamique entre la roue et le bec de volute. L'intensité de cette excitation, qui dépend de la géométrie et des conditions de fonctionnement, peut être nuisible dans certaines conditions et exigences. Les travaux de recherche effectués nous ont permis de contribuer à l'analyse et à la maîtrise des fluctuations de pression dans les pompes centrifuges grâce aux apports conjugués de simulations numériques et d'études expérimentales spécifiques. Une procédure numérique de prédiction du bruit tonal à la fréquence aubage est développée et validée par comparaison aux essais expérimentaux. En outre, l'amélioration des algorithmes numériques ainsi que le développement du matériel informatique ont permis l'émergence de codes de simulation d'écoulements plus avancés. Cependant, étant donné les exigences de précision pour prédire les fluctuations de pression et la difficulté des codes commerciaux d'atteindre des schémas d'ordre élevé nous mènent à développer notre propre code. Ce nouveau code (FV-MLS) plus précis, basé sur la méthode de volumes finis et les approximations de moindres carrés mobiles (Moving Least Squares - MLS), est couplé avec la technique de maillage glissant pour être appliqué dans une configuration 2D d'une pompe centrifuge.
Fichier principal
Vignette du fichier
THESE_MSOLIS.pdf (51.58 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

pastel-00676011 , version 1 (02-03-2012)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00676011 , version 1

Cite

Moisés Salvador Solis Coaguila. Analyse numérique et expérimentale des fluctuations de pression dans les pompes centrifuges. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Arts et Métiers ParisTech, 2011. Français. ⟨NNT : 2011ENAM0040⟩. ⟨pastel-00676011⟩
756 View
1826 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More