Présentation à haut niveau d'un cas de conception en 3D d'un profil hydraulique pour une turbine de type Francis.

1. Profil hydraulique d’une aube en 3D
pour une Turbine de type Francis
Novembre 2020

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Introduction
Fabrication d’une turbine
À la fin du procédé de fabrication, les aubes, le plafond et la ceinture sont parfaitement
solidaire. Les pièces coulées indépendamment seront usiné avant d’être assemblé par
soudage.
Le but de l’exercice sera de définir un profil hydraulique et la géométrie de l’aube. La
pièce finie comportera toute les caractéristiques pour son usage par la conception,
l’approvisionnement, l’estimation, l’usinage et l’assemblage par soudage avec le plafond
et la ceinture.

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Turbine de type Francis
• Le plafond et la
ceinture sur l’image
ci-contre sont une
représentation
simplifié. Notre
objectif demeure la
modélisation d’une
aube.

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SURFACE MILIEU DE L’AUBAGE
• Cette surface servira de
fondation pour la définition d’un
réseau de courbe définie dans le
sens de l’écoulement. Sa
géométrie devra être le plus
simple possible. Au besoin, il est
possible d’ajouter des variations
angulaire sur son contour
comme les angles d’entrée et de
sortie.
Vue en élévation Vue de profil
Vue de dessous Vue en perspective
Plafond
Ceinture

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SURFACE MILIEU DE L’AUBAGE
• L’analyse de courbure montre
visuellement que la surface est
lisse.

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ÉPAISSEUR DE L’AUBE
• L’idée sera de définir
l’épaisseur à partir d’une
surface mise à plat. En
déformant celle-ci nous
pourrons modifier la distance
entre le profil hydraulique et la
surface milieu. L’exemple
présenté utilise la même
variation d’épaisseur sur tous
les filets du profil autant à
l’intrados qu’à l’extrados.

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SURFACES HYDRAULIQUE
• Les courbes de couleurs blanche
seront utilisé pour raccorder
l’intrados à l’extrados. Ces
sections serviront à définir la
surface du bord d’attaque.
• Les bordures des surfaces de
couleur cyan serviront de
sections pour l’intrados et
l’extrados.

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DÉTAILS GÉOMÉTRIQUES
• La géométrie du profil
hydraulique est surfacique.
Après intégration au solide
on y ajoutera des rayons de
raccordement au plafond et
à la ceinture et un chanfrein
spécial au bord de fuite pour
améliorer le comportement
mécanique.

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DÉTAILS GÉOMÉTRIQUES
• Pour faciliter l’opération de
soudage le bord plafond et le bord
ceinture seront profilé avec des
surface en angle. La surface verte
(milieu de l’aube) montre que le
centre de la soudure est déporté,
ceci pour équilibrer les quantités
de matériel à déposer à l’intrados
et l’extrados.

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OUVERTURES
• La mesure représente
la distance minimal
entre deux aubes
adjacentes. Cette
vérification sera faite
au pré-assemblage
avant de démarrer
l’opération de
soudage.