Durée
26h Th, 26h Pr
Nombre de crédits
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue française
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Unité 1 - Généralités
- Introduction et classification de turbomachines;
- Dynamique des fluides: équations de conservation; similitude; surfaces portantes;
- Turbomachines: définition des repères; équation d'Euler et rothalpie; triangles de vitesse; conditions totales en repère absolu et relatif;
- Rangées d'aubages axiales: forces, puissance et coefficients pertes; similitude, coefficients d'étage; équilibre radiale.
- Passages radiaux sans et avec aubages.
- énergies hydrauliques, hauteurs, pertes de charge, lignes hydrauliques
- cavitation
- coup de bélier
- classification et similitude;
- composants de machines axiales et radiales
- bilan énergétique et rendements
- estimation des conditions à travers la machine
- courbes caractéristiques
- cavitation et NPSH
- point d'opération en circuit et estimation des conditions et NPSH
- stratégies de controle: étranglement, vitesse, bypass
- pompes multiétages, rongement et interprétation du catalogue d'achat.
- similitude: classification, mise-à-échelle, opération normalisées
- description des types de turbines et leur composants
- bilan énergétique et rendements
- estimation des conditions à travers la machine
- courbes caractéristiques et régulation
- cavitation
- équations d'état; diagramme h-s; polytropes;
- nombre de Mach et effets soniques; quantités totales; chocs.
- écoulements en conduite: Fanno, Rayleigh, Laval
- estimation itérative des conditions d'écoulements
- équation d'Euler, rothalpie, rapport des conditions thermodynamiques en repère absolu et relatif; diagrammes de Mollier d'étage, coefficients de cascade et étage
- estimation des conditions thermodynamiques et cinétiques dans un écoulement et dans une turbomachine;
- similitude: mise-à-échelle et extrapolation, conditions corrigées et réduites
- composants compresseurs axiaux et radiaux
- définition des rendements
- courbes caractéristiques et limites d'opération
- description de l'écoulement dans les passages
- décrochage et pompage
- impact de la compressibilité sur l'opération hors point nominal et géométrie variable
- opération des composants turbines axiales et radiales;
- définition des rendements de la machine, de l'étage et du passage
- courbes caractéristiques
- écoulements types en passage
- Turbines à vapeur: disposition et caractéristiques des étages; régulation.
- choix des paramètres du cycle Brayton en lien avec la technologie
- couplage de composants
- turbines stationnaires
- propulsion aéronautique: introduction aux cycles et technologie des turboréacteurs civils et militaires; turboprops; évolutions récentes
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
- Comprendre l'opération, le choix et la conception des machines en fonction de l'application, la définition du point nominal de la charge, les conditions d'opération;
- Déterminer le point d'opération d'une machine dans une installation;
- Reconstruire les états thermodynamiques et d'écoulement à travers la machine et faire une estimation préliminaire de la performance;
- Savoir faire une prédimensionnement d'un étage/machine simple;
Savoirs et compétences prérequis
Le cours rappellera les bases et les précisera dans le contexte de turbomachines, mais il est important de revoir ses connaissances en:
- thermodynamique appliquée: lois fondamentales, polytropes, diagrammes de Mollier
- dynamique des fluides;
- mécanique Newtonienne: forces, couple et travail, repères
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
- Sessions hebdomadaires comprenant 3h de théorie et 30' d'exercices (en moyenne)
- 1 labo mesure de performance d'une machine par groupe de 2
- 1 projet individuel de prédimensionnement/estimation de la performance d'une machine.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- eCampus
Informations complémentaires:
Syllabus et fascicule d'exercices en anglais sur e-campus
Articles et tables thermodynamiques sur e-campus.
Oeuvres génériques recommandés (disponibles dans librairie sciences appliquées, * électronique)
- Fundamentals of Turbomachines, E. Dick*
- Turbomachinery Flow Physics and Dynamic Performance, M. Schobeiri*
- The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow, E. Shapiro
- Aero-Thermodynamics and flow in Turbomachines, M.H. Vavra
- Hydrodynamics of Pumps, C.E. Brennen*
- Design and analysis of radial compressors, R. Van den Braembussche*
- Axial flow turbines, fluid mechanics and thermodynamics, J.H. Horlock
- Axial flow compressors, fluid mechanics and thermodynamics, J.H. Horlock
- Compressor aerodynamics, N. Cumpsty
- Jet propulsion : a simple guide to the aerodynamic and thermodynamic design and performance of jet engines, N. Cumpsty
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite ( questions ouvertes ) ET évaluation orale
Travail à rendre - rapport
Informations complémentaires:
La cote est composée des résultas sur
- le rapport de laboratoire
- l'examen oral de théorie
- l'examen écrit d'exercices
Stage(s)
N/A
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Contacts
Pour les questions concernant théorie, exercices ou projets, on vous demande de les poser en session de cours, ou de vous adresser d'abord au forum dédié sur e-campus pour permettre à chacun de profiter de l'information et assurer un retour rapide. Si toujours nécessaire, un rdv individuel ou de groupe pourra être convenu par courriel
- Koen Hillewaert (enseignant) koen.hillewaert@uliege.be
- Nicolas Leclère (assistant) n.leclere@uliege.be
Association d'un ou plusieurs MOOCs
Aucun MOOC n'est associé à ce cours.