Conception améliorée et caractérisation numérique des pompes submersibles de type sm : prise en compte des forces axiales et radiales, des contraintes, des déformations et des vibrations mécaniques induites

L'utilisation de la pompe submersible à grande pression est liée à des sollicitations élevées sur ses équipements; ainsi sa conception a toujours été un grand défi en raison des performances à atteindre. En effet, pour fabriquer ces pompes de manière optimale, les paramètres essentiels des composants doivent être déterminés tout en analysant simultanément les forces axiales et radiales, les contraintes, les déformations et les vibrations induites. La sous-estimation ou l’omission de ces éléments lors de la phase de conception peut affecter le bon dimensionnement de l'arbre de la pompe et de ses paliers. De ce fait, le but de cette recherche est de développer des approches numériques fiables permettant de déterminer les forces axiales et radiales, les déformations, les contraintes et les vibrations induites dans les pompes submersibles de type SM. L’utilisation de ces approches dans la conception desdites pompes permet également d’améliorer davantage ses performances en ce qui concerne la hauteur manométrique, la puissance à l’arbre et le rendement tout en augmentant la fiabilité et la durée de vie des roulements et/ou des coussinets des paliers de l’arbre de pompe. Le dimensionnement part du point de conception caractérisé par un débit de 141 m3/h, une hauteur manométrique de 92 m et une vitesse de rotation de 3600 tr/min. Après avoir déterminé les différents paramètres géométriques des impulseurs, des diffuseurs et de l’arbre; un modèle 3D de la pompe a été obtenu dans le domaine solide et fluide. Les simulations numériques ont été réalisées et les résultats obtenus ont été validés en les comparant avec les résultats expérimentaux provenant de l'entreprise Technosub. Ainsi, les forces axiales, radiales et les couples résultant des écoulements du liquide dans l'impulseur deviennent des forces induites sur l’arbre de la pompe et permettent de déterminer les contraintes, les déformations et les vibrations mécaniques sur l’arbre en rotation. Les analyses sur l’impact du diamètre externe des impulseurs, du nombre d'étages de la pompe submersible et de la vitesse de rotation ont été réalisées dans l’optique d’améliorer la conception de la pompe submersible de type SM. Après l’analyse des résultats, il convient de noter que les paramètres sélectionnés ont une influence directe sur la hauteur manométrique, la puissance à l'arbre, le rendement, la force axiale et radiale ainsi que les contraintes et les déformations induites dans la pompe.

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