Browsing by Author "Laouari, Ahmed"

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Étude en CFD d'une turbine hydraulique
(2011) Laouari, Ahmed
L'énergie hydroélectrique est propre car elle nécessite uniquement de l'eau. Les machines qui produisent cette énergie sont les turbines hydrauliques existant depuis. Dans ce mémoire on a étudié en CFD la turbine hydraulique de type Francis. Les simulations numériques tridimensionnelles en régime permanant ont permis de produire les courbes caractéristiques de fonctionnement et de visualiser les écoulements internes dans les organes de cette turbomachine. Avec l'aide de ces résultats, des améliorations significatives sur la conception de cette machine peuvent être vues grâce à la visualisation approfondie de la structure des écoulements internes, tels que les profils de vitesse, les distributions de pression statique, et les pertes de pression totale dans chaque organ
Etude hydraulique d’une turbine francis complete, avec considération des phénomènesi nstationnaires liés aux interactions de type stator-rotor
(2019) Laouari, Ahmed
Ce travail de recherche s’intéresse à l’étude des phénomènes instationnaires et de cavitation dans une petite turbine de type Francis, qui par conséquent limite leur plage de fonctionnement. Aussi elle a pour objectif d'obtenir une meilleure compréhension des phénomènes instationnaires notamment les interactions de type stator-rotor et ceux liées à la cavitation dans cette petite turbine de type Francis, qui peuvent provoquer des dommages graves aux centrales hydrauliques, et par conséquent il faudra trouver des solutions à ces problèmes. Les phénomènes d'interaction rotor-stator RSI entre vannes directrices et aubes de la roue, et aussi le phénomène de cavitation dans la roue et l'aspirateur de la turbine sont étudiés par le biais du logiciel ANSYS-CFX. Une étude préliminaire a été effectuée afin de déterminer la résolution du maillage, les effets du pas du temps, les critères de convergence, et le modèle de turbulence. Les performances prédites montrent que le rendement hydraulique maximal est de l’ordre de 71.3 %. En outre, les détails des structures d'écoulement montrent de grandes pertes situées dans la roue où il y a formation de grands tourbillons affectant la stabilité de fonctionnement. Concernant l'interaction rotor-stator, quatre points de fonctionnement, allant de la faible charge à la grande charge sont simulés en régime instationnaire. En effet, les simulations des signaux de pression instationnaires enregistrés en plusieurs points moniteurs à travers les composants de cette turbine Francis, montrent que les interactions de type RSI provoquent de fortes fluctuations de pression et oscillations du couple même pour le point de fonctionnement BEP. Les fréquences de ces fluctuations de pression et différents modes qui les caractérisent ainsi que leur séquence sont prédits. Au point de fonctionnement à faible charge une baisse significative de pression peut être distinguée à l'entrée de la roue. Les fréquences dominantes au point de fonctionnement à charge faible sont plus grandes que celles pour le BEP. En plus il y a autres fréquences capturées liées à l'apparition de la corde vortex dans l’aspirateur de la turbine. Les fluctuations de pression qui se produisent dans l'espace lisse (sans vannes) ont tendance à se propager au-delà de la sortie de la roue et sont influencées par les interactions entre roue et aspirateur. Dans la plupart des conditions de fonctionnement hors-adaptation, les fluctuations de pression dans les passages de la roue sont principalement liées aux interactions de type RSI et aux émissions de tourbillons en sortie roue. Pour mieux comprendre la structure des écoulements avec développement de bulles de cavitation dans la roue et du vortex dans le cône d’aspiration, des simulations instationnaires avec model de cavitation sont effectuées. Par conséquent, il a été démontré que la région de la fraction volumique supérieure obtenue par simulation correspond à la région des dommages causés par la cavitation dans la réalité. La formation de bulles de vapeur la plus importante a été observée à proximité des bords de fuite des aubes. Aussi, la fluctuation de pression s'est avérée plus élevée à l'entrée de l’aspirateur dans les conditions de fonctionnement à grande charge
Investigation of steady and unsteady cavitating flows through a small francis turbine
(Elsevier, 2021) Laouari, Ahmed; Ghenaiet, Adel
The evaluation of cavitation characteristics is one of the most significant tasks whilst properly designing a water turbine. This work investigates the steady and unsteady cavitating flows through a small Francis turbine, based on the two-phase mixture model. Detailed flow field analysis with and without cavitation is performed for three operating regimes namely the Best Efficiency Point (BEP), part-load (OP1), and over-load (OP2). The effect of reducing the cavitation number on the hydraulic performance is assessed, and the range of safe operation in respect of cavitation-free is revealed. Under specific operating conditions the structure of cavitation in the runner and the evolution of the vortex rope in the draft cone are shown. The part-load operation gives rise to undesired phenomena of pressure pulsations due to the vortex rope generated at the runner outlet. Moreover, the pressure fluctuations and the torque oscillation seem to be more pronounced at part-load and over-load operating conditions. The obtained results are encouraging and may help in designing and testing the small Francis turbines which behave differently compared with the large-scale models
Predicting unsteady behavior of a small francis turbine at several operating points
(Elsevier, 2018) Laouari, Ahmed; Ghenaiet, Adel