Unsteady rotor-stator analysis of hydraulic pump-turbine: CFD and experimental approach

Alex Guedes (1) , Jean-Louis Kueny (1) , Gabriel Dan Ciocan (1) , François Avellan (1)

1 LMH - Laboratoire de Machines Hydrauliques

The parallel rotor-stator computation capabilities of Fine Turbo and CFX-TASCflow CFD commercial codes have been investigated within the frame of the European ESPRIT project HPNURSA. Unsteady computations have been performed for simple test cases, where flow conditions are known, the numerical results indicate that the unsteady rotor-stator interaction model is capable of accurately reproduce the features of the incompressible flow encountered in hydraulic turbomachines. It is also shown that R-S computations are very demanding in mesh refinement if small scales flow structures must cross the R-S interface. Finally, the behaviour of an industrial pump-turbine, by VA Tech Hydro, is investigated using CFX-TASCflow. The unsteady computation results were validated by LDV and PIV measurements, showing that unsteady R-S computations could reproduce the experimental flow features for nominal and off-design operation conditions for this pump-turbine.

L'utilisation du calcul rotor-stator des codes CFD commerciales Fine Turbo et CFX-TASCflow dans le cas des turbomachines hydrauliques a été investiguée dans le cadre du projet européen ESPRIT HPNURSA. Des calculs non stationnaires ont été faits pour des cas test simples, où la configuration de l'écoulement est connue. Les résultats numériques indiquent que le modèle non-stationnaire d'interaction rotor-stator est capable de prédire les caractéristiques des écoulements incompressibles rencontrés dans les turbomachines hydrauliques. Il est montré aussi que les calculs R-S sont très exigeants en ce que concerne le raffinement du maillage si les structures de petite taille à l'intérieur de l'écoulement doivent traverser l'interface rotor-stator. Finalement, le comportement d'une turbine-pompe industrielle, développée par VA Tech Hydro, a été étudié à l'aide du logiciel CFX-TASCflow. Les résultats des calculs non-stationnaires ont été validés par des mesures LDV et PIV, il a été montré que les calculs R-S non stationnaires peuvent prédire les caractéristiques expérimentales de l'écoulement dans la turbine-pompe pour son point d'opération nominal et autour de celui-ci.

Domaines: Mécanique des fluides [physics.class-ph]; Mécanique des fluides [physics.class-ph]

Alex Guedes, Jean-Louis Kueny, Gabriel Dan Ciocan, François Avellan. Unsteady rotor-stator analysis of hydraulic pump-turbine: CFD and experimental approach. 21st IAHR Symposium on hydraulic machinery and systems, 2002, Lausanne, Switzerland. ⟨hal-00262256⟩