Personne : Côté, Philippe
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Nom de famille
Côté
Prénom
Philippe
Affiliation
Université Laval. Département de génie mécanique
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Identifiant Canadiana
ncf11892669
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Publication Accès libre Investigation of the self-excited vibrations in a Francis runner in transient conditions of load rejection(2015) Côté, Philippe; Dumas, GuyLes travaux réalisés dans le cadre de ce mémoire de maîtrise visent à décrire la source hydraulique de vibrations mesurées lors de la mise en service d’une roue Francis. Lors de l’essai de rejet de charge à partir de la puissance maximale, il a été relevé que la roue subissait des vibrations autoexcitées à l’une de ses fréquences naturelles. L’objectif de ces travaux est d’identifier le phénomène hydraulique causant l’entrée en vibrations auto-excitées de la roue submergée. Puisque la cavitation semble jouer un rôle dans cette problématique, les capacités du solveur fluide ANSYS CFX à simuler de la cavitation instationnaire ont été évaluées. De ce fait, deux géométries ayant été étudiées expérimentalement ont été simulées. Cette étude a permis de conclure que l’approche homogène, plus stable et couramment utilisée dans la littérature, ne permet pas de reproduire de façon fiable les fluctuations de pression causées par l’instationarité des cavités de vapeur. Il a cependant été montré que les simulations permettent de prédire la forme, la localisation ainsi que les mécanismes entraînant la présence de vapeur dans l’écoulement. De plus, il a été demontré que la cavitation est un phénomène particulièrement sensible et sujet à répondre en phase à une excitation oscillatoire, par exemple la vibration de la roue. Les simulations numériques réalisées durant différentes phases du rejet de charge transitoire ont entre autres permis d’identifier que lorsque les vibrations apparaissent, une forte région de vapeur se crée au bord de fuite de l’aubage, près du plafond. En augmentant le temps de fermeture du distributeur, le partenaire industriel a réussis à éliminer les vibrations problématiques. En réalisant des simulations avec différents temps de fermeture, il a été démontré que la solution proposée permet d’augmenter le niveau de pression dans le canal inter-aubes, réduisant ainsi la quantité de vapeur s’y trouvant. Cela laisse suggérer que la cause d’entrée en vibrations de la roue est la cavitation se formant durant le rejet de charge. Cependant, il est à noter que les différentes méthodologies proposées n’ont pas permis d’obtenir les fréquences d’excitation mesurées expérimentalement, essentiellement à cause de limitations liées à la modélisation de la cavitation.Publication Accès libre Assessment of the homogeneous approach to predict unsteady flow characteristics of sheet and cloud cavitation(Los Angeles : OMICS publishing group, 2016-12-10) Côté, Philippe; Dumas, GuyIn this work, the homogeneous approach, frequently used to simulate cavitation in hydraulic machinery, is used to compute unsteady cavitating flows for two simplified geometries. After a quick review of the literature and a rigorous presentation of the proposed methodology, the detailed computed physics of sheet and cloud cavitation are compared with experimental observations and with theory. Results suggest that the assumption of a homogeneous medium is not suitable to predict the fine physics of attached cavitation and thus to predict its precise unsteady characteristics. However, the inhomogeneous approach, in which a momentum equation is solved for both phases under a volume of fluid (VOF) approach, is shown to be more promising. Although it is numerically less stable, such an approach allows the effective body to be modified by the presence of vapor in contrast with the homogeneous approach. The resulting flow topology around the vapor cavity is found to better agree with the experimental observations, and thus the inhomogeneous approach offers the potential to better predict the unsteady characteristics of attached cavitation.