Caractérisation des fonctions de transfert d'organes hydrauliques en régimes cavitant et non-cavitant - TEL - Thèses en ligne
Theses Year : 2013

Characterization of transfer function of hydraulic devices in cavitating and not cavitating regimes

Caractérisation des fonctions de transfert d'organes hydrauliques en régimes cavitant et non-cavitant

Abstract

During the enhancement of the liquid-propellant pump hydraulic behavior modelisation methods it is essential to have an adapted set of experimental techniques in order to perform a characterization of the transfer function of a cavitating pump, for example to predict the risk of the fluid-structure coupling phenomena, such as Pogo. The dynamic transfer matrix links inlet pressure and mass flow rate fluctuations to those at the outlet of the pump in the frequency domain. The future evolution of the French Ariane 5 rocket makes it necessary to enlarge the transfer matrix terms frequency validity domain. Furthermore, physical mechanisms conditioning pump response to the pressure and mass flow rate fluctuations remain unknown, thus making theoretical predictions very hard. During this PhD thesis, a new test loop was designed in order to evaluate the dynamic transfer functions of different hydraulic components, especially in a cavitating regime, such as a centrifugal pump. The experimental work also allowed validation of the system-type RLC models aiming at the simulation of the test facility acoustic behavior. The test, result processing, and modelisation methodologies developed during this thesis will be applied by the industrialist on the engine and other components test loops.
Dans le cadre de l'amélioration des méthodes de modélisation du comportement hydraulique des moteurs à ergols liquides, il est important de disposer des méthodes d'identification expérimentale adaptées au besoin de caractérisation des fonctions de transfert des pompes en régime cavitant, notamment pour prédire les risques d'occurrence des phénomènes de couplage fluide-structure comme le Pogo. La matrice de transfert dynamique d'une pompe relie dans le domaine fréquentiel les fluctuations complexes (module + phase) de débit et de pression à l'entrée avec celles de sortie de la pompe. Par ailleurs, les mécanismes physiques qui régissent la réponse d'une pompe soumise à des fluctuations de pression et/ou de débit restent méconnus, ce qui rend aujourd'hui très difficile les prévisions théoriques. Dans le cadre des travaux développés, une nouvelle boucle d'essais a été mise en place permettant la mesure de la pression fluctuante et l'évaluation du débit fluctuant par une approche d'intensimétrie hydroacoustique. Une méthodologie d'essais a été mise en place sur le banc de test pour caractériser les fonctions de transfert de différents organes hydrauliques, notamment en régime cavitant, comme une pompe centrifuge. Ces travaux expérimentaux ont permis également d'alimenter et de valider les modèles de type " système " RLC utilisés pour la simulation du comportement acoustique du circuit. Les méthodologies d'essais, de post-traitement et de modélisation développés dans le cadre de cette thèse seront appliquées par l'industriel lors des essais dédiés sur le banc de test à des composants moteur.
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Dates and versions

tel-01011968 , version 1 (30-06-2014)

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  • HAL Id : tel-01011968 , version 1

Cite

Artem Marie-Magdeleine. Caractérisation des fonctions de transfert d'organes hydrauliques en régimes cavitant et non-cavitant. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG; Université de Grenoble, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01011968⟩
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