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Chapitre 2
Étude expérimentale
L’étude expérimentale s’est déroulée en deux parties. La première a été réalisée dans le cadre
de ce doctorat au laboratoire hydraulique d’ANDRITZ Hydro à Vevey sur un banc d’essais Pelton
à axe horizontal. Cela a permis d’une part de faire des visualisations de jet avec et sans roue dans
le but d’étudier les modes de fragmentation des jets, et d’autre part des mesures de rendement en
fonction des caractéristiques de fonctionnement et d’état de la turbine (chute, rugosité des parois).
La seconde partie s’est déroulée dans le cadre du projet JISPP (Jet Improvement for Swiss Pelton
Plants) et a été réalisée par l’équipe de la Hochschule de Luzern (HSLU). Le programme JISPP
incluait ANDRITZ Hydro et cette thèse CIFRE. Le travail réalisé durant ce doctorat incluait ainsi
la participation à l’établissement du programme expérimental.
2.1 Expérimentations à l’échelle modèle sur un stand Pelton
horizontal
Le banc (à axe) horizontal du laboratoire hydraulique de Vevey a été instrumenté pour pouvoir
réaliser des visualisations de jet avec et sans roue. Sur la figure 2.1 nous voyons le dispositif pour
les visualisations avec roue. Celui-ci permet à la caméra d’être placée à différentes positions le long
de l’axe du jet mais aussi à deux positions différentes orthogonalement à l’axe du jet : près du
jet sur l’image de gauche et loin du jet sur l’image de droite. Pour la position éloignée (photo de
droite), il a fallu adapter une protection entre la caméra et le jet pour empêcher l’eau ayant déjà
travaillé dans les augets de détériorer la visualisation du jet.
Pour la visualisation sans la roue un système permettant de déplacer la caméra le long du jet a
été réalisé. La visualisation était ainsi possible de l’embouchure à z = 10D 0 (où D 0 est le diamètre
de l’embouchure de l’injecteur)
Une première observation a été réalisée et est représentée sur la figure 2.3. Deux temps de
pause différents sont utilisés. Un temps court permet de visualiser les structures de la surface du
jet, figure 2.3 (a). Le second temps de pose long, figure 2.3 (b), est représentatif de l’apparence du
jet lorsqu’on le regarde à l’œil nu. Cette deuxième visualisation ne nous permet pas, comme cela
a été évoqué précédemment, de distinguer si la surface du jet est perturbée ou dispersée. C’est
l’étude de la fragmentation instantanée du jet qui peut nous renseigner sur l’état de surface du
jet.
Les images présentées sur la figure 2.4, montrent la structure du jet pour 120m de chute au
niveau de l’interaction entre le jet et un auget. Il est alors visible que le jet n’est pas dispersé à