DÉBIT DE CONCEPTION

DÉBIT DE CONCEPTION

très proche du débit nominal, où la pente devient encore plus élevée. En ce qui concerne la puissance consommée par R1 en présence de R2, la figure 4.2 montre une augmentation de la puissance consommée par R1 du certainement à l’effet potentiel causé par R2. Ce point sera plus détaillé au chapitre 5 lors de l’étude de l’effet de la distance axiale. Le code MFT ne prend pas encore en compte des paramètres tels que le type de configuration de fonctionnement — à l’air libre ou en conduit — ni l’effet de la distance axiale entre rotors pour un étage contrarotatif ou entre un rotor et un stator pour un étage rotor-stator. Aussi, des mesures locales sont très utiles pour valider ou invalider la conception et l’analyse de MFT. Puis dans un deuxième temps, elles permettront d’étudier plus finement l’influence de certains paramètres localement dans la zone de mélange inter-rotors. Ce dernier point fera l’objet du chapitre suivant où l’effet du rapport des vitesses et l’effet de la distance axiale sont étudiés. Dans ce paragraphe, on s’intéresse plus particulièrement aux champs de vitesses mesurés par LDV et on les compare à ceux estimés par MFT, en ne considérant que le débit de conception.lors de la conception on a fait l’hypothèse d’un écoulement axial sans pré- rotation à l’entrée du rotor amont R1.

Pour cela, un nid d’abeilles a été placé à 65 mm ( 65=112%, avec cR1 la corde au rayon moyen de R1) de l’entrée de R1. La figure 4.3 montre les profils des composantes axiale et tangentielle ainsi que l’angle d’entrée dans le repère absolu, confrontés à ceux donnés par MFT, en sortie de R1. Le profil parabolique de la composante axiale de MFT tient compte des pertes au pied et en périphérie de la pale et la distribution de la vitesse est symétrique par rapport au centre de la pale. Ce profil est naturellement, plus adéquat dans le cas d’un rotor dans un conduit cylindrique creux de diamètre intérieur égal au diamètre du moyeu du rotor 4. En revanche, le profil mesuré est complètement déformé même s’il conserve la forme en cloche. En analysant de plus près, on voit au niveau du pied de la pale, une zone où la vitesse axiale est nulle.plus grand que le rayon du moyeu, comme illustré dans la figure 4.4. Cette perturbation au pied de la pale est répercutée sur toute la pale modifiant ainsi tout le profil avec des vitesses plus faibles dans la première moitié de la pale et des vitesses plus élevées dans la seconde moitié de celle-ci. A cette perturbation s’ajoutent certainement d’autres pertes dues au modèle très simplifié de MFT mais qui reste tout de même réaliste. La vitesse tangentielle est globalement proche de zéro — sauf aux extrémités du profil — ce qui montre que l’hypothèse d’un écoulement sans pré-rotation est acceptable et se justifie.

Les mêmes remarques s’appliquent pour le profil de l’angle d’entrée dans le repère absolu De façon générale, on retrouve les mêmes tendances que les courbes de MFT pour le rotor R1. La composante axiale donnée par MFT montre que la distribution du débit n’est pas uniforme sur toute la hauteur de la pale, et celle-ci est plus importante dans la partie supérieure de la pale. Quant aux mesures LDV, les mêmes perturbations rencontrées en amont de R1 sont également présentes en aval de R1. La composante axiale semble invariante à l’interaction rotor-rotor dans la partie supérieure de la pale puisque les deux profils — R1 seul et RR — sont proches. En pied de pale, on note l’apparition de vitesses négatives pour le cas de RR. En revanche, les effets de l’interaction sont plus visibles sur la composante tangentielle. Lorsque le rotor R1 est seul, la composante tangentielle est supérieure à celle donnée par MFT tout en conservant le même profil en « S ». On voit cependant que la présence du rotor aval R2 induit une diminution de la vitesse tangentielle d’environ 5%. Le rotor aval tournant en sens contraire par rapport au rotor amont R1, tend à freiner l’écoulement dans son mouvement. Les contraintes de cisaillement devraient être plus élevées dans cette zone de mélange. La déviation standard de ces profils est donnée en figure 4.6. Globalement, la présence de S ou de R2 augmente le niveau de turbulence dans cette zone sur toute la hauteur de la pale sauf en haut de la pale pour le cas de l’étage RS. Pour la composante axiale, la déviation standard augmente significativement, jusqu’à 10%, dans la zone inférieure de la pale. Étonnamment, on observe une augmentation plus importante dans le cas de RS en milieu de pale 6. Pour la composante tangentielle, on observe la même tendance pour le stator et une augmentation plus régulière sur toute la hauteur de la pale sauf au niveau du moyeu où on observe une augmentation de 15%.