Étude et amélioration des performance d‘une turbine semi-axiale

Abstract

Abstract: For reasons of design simplicity, compactness, reduced cost and reasonable performance, most internal combustion engine turbochargers are fitted with vane less radial or mixed flow turbines. In applications where high boost pressure is required, which means that more power has to be delivered by the turbine a high pressure ratios, radial turbines are replaced by mixed flow turbines which can achieve maximum efficiency. This study deals with the determination of the performance characteristics of a mixed flow turbine by solving numerically the 3D Reynolds averaged Navier Stokes equations. SOLIDWORKS and GAMBIT software is used to build the geometry and generate the unstructured meshes while the FLUENT code is used to simulate the mixed flow turbine. The computed results compare well with experimental data obtained in a turbocharger test rig for the same turbine. The numerical method is also used to determine optimum geometrical characteristics such as the optimum blade number.

Résumé : La suralimentation des moteurs ainsi que les petites unités de production ou de récupération de l'énergie constituent les domaines où les turbines semi-axiales sont les plus utilisées. C'est dans ce sens, que nous avons mis au point une démarche complète de conception pour l'optimisation des performances d'un rotor qui est l'un des éléments essentiels de la turbine. Les logiciels SOLIDWORKS et GAMBIT est employé pour établir la géométrie et pour le maillage. Les équations moyennées de Reynolds régissant l'écoulement turbulent dans d'une turbine semi axiale, sont résolues à l'aide de la méthode des volumes finis introduite dans le code de calcul FLUENT . L'étude a permet d'obtenir en premier lieu les performances de la turbine pour différentes vitesses de rotation et une large plage de taux de détente en fixant le nombre d'aube, en deuxième lieu, les meilleures performances de la turbine ont été prises pour choisir qu'elle est la meilleure géométrie qui peut atteindre le rendement maximum de la turbine semi-axiale