Étude numérique de la cavitation avec effet thermodynamique

Julien Rolland (1) , Eric Goncalves da Silva (1) , Regiane Fortes Patella (1)

1 LEGI - Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels [Grenoble]

Correlated experimental and numerical studies were carried out to analyse cavitating flows in Venturi geometries. By applying a computational method previously developed in Laboratory LEGI based on the code Fine™!Turbo and on a barotropic approach Delannoy et al. (1990), Coutier et al. (2005), Pouffary et al. (2005), the physical and numerical models were improved to take into account thermodynamic effects. As a matter of fact, be cause of the latent he at of vaporization, he at transfer may strongly affect the cavitation behaviour of refrigerants and cryogenie fluids. Vapour production through cavitation extracts heat from surrounding liquid and produces a local cooling effect, which delays the cavitation phenomenon. A first application of the madel is carried out for a Venturi geometry in the case of R114 flow s. Global et and local numerical results were analyzed. Local void ratio, cooling, and wall pressure are in good agreement with experimental data, Fruman et al., (1999).

Dans le but de mieux comprendre et de maîtriser les phénomènes de cavitation pour des fluides thermosensibles, des développements numériques sont menés par l'équipe Turbocav du LEGI dans le code Fine^TM/Furbo pour prendre en compte les effets thermodynamiques dus au changement de phase. Ces travaux sont basés sur l'évolution d'un modèle précédemment développé par le LEGI suivant une approche barotrope, Delannoy et al. (1990), Coutier et al. (2005), Pouffary et al. (2005). L'énergie nécessaire à la vaporisation est prélevée au sein même du fluide provoquant un refroidissement local qui ralentit les phénomènes de cavitation. Afin de valider et de comparer les résultats numériques à des données expérimentales, les calculs ont été effectués avec un fluide thermosensible de référence, le R114 en géométrie Venturi 2D. Les résultats globaux mais aussi locaux sont analysés. Le taux de vide local dans la poche, la température et la pression en paroi montrent une bonne représentation par le modèle utilisé de la physique du changement de phase pour un fluide thermosensible, Fruman et al. (1999).

Mots clés: RANS; thermodynamique; cavitation

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

Julien Rolland, Eric Goncalves da Silva, Regiane Fortes Patella. Étude numérique de la cavitation avec effet thermodynamique. CFM 2007 - 18ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2007, Grenoble, France. ⟨hal-00266091⟩