FR2613089A1 - Procede et dispositif pour la reduction des fluctuations de debit d'un ecoulement fluide dans une canalisation - Google Patents

Procede et dispositif pour la reduction des fluctuations de debit d'un ecoulement fluide dans une canalisation Download PDF

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Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE A UN DISPOSITIF POUR LA REDUCTION DES FLUCTUATIONS DE DEBIT D'UN ECOULEMENT FLUIDE DANS UNE CANALISATION, ET PLUS PARTICULIEREMENT POUR LA REDUCTION DU BRUIT LIE A CES FLUCTUATIONS. IL COMPREND DES MOYENS DE RESTRICTION, REGLABLES 4 DANS LADITE CANALISATION 1, DES MOYENS D'ENTRAINEMENT 6 POUR LESDITS MOYENS DE RESTRICTION, AU MOINS UN CAPTEUR DE MESURE 2 D'UNE GRANDEUR PHYSIQUE CARACTERISTIQUE DU DEBIT DANS LA CANALISATION, ET DES MOYENS DE COMMANDE 8 POUR COMMANDER EN TEMPS REEL LES MOYENS D'ENTRAINEMENT EN FONCTION DE LA MESURE EFFECTUEE.

Description

La présente invention, qui a été faite au Laboratoire d'études
Aérodynamiques, Laboratoire associé au Centre National de la Recherche
Scientifique N 191, concerne un procédé et un dispositif pour la réduction des fluctuations de débit d'un écoulement fluide dans une canalisation, et plus particulièrement pour la réduction du bruit lié à ces fluctuations.
Les fluctuations de débit dans un écoulement fluide sont cause de nuisances de diverses natures telles que des vibrations induites dans les canalisations, des bruits aérodynamiques, des instationnarités élastiques, des pertes de rendement, etc...
A titre d'exemple, dans le cas de débits pulsés débouchant dans l'atmosphère au repos, l'embouchure se comporte comme un monopôle acoustique particulièrement efficace, responsable notamment des niveaux sonores élevés engendrés par les moteurs diesel. Le niveau sonore est en effet directement lié à l'amplitude de la fluctuation du débit.
Divers types de silencieux passifs ont par conséquent déjà été proposés, mais ils présentent toutefois l'inconvénient de nécessiter des volumes très importants et de conduire à des pertes de charges qui diminuent notablement le rendement de l'installation concernée, par exemple du moteur.
La présente invention vise notamment à fournir un procédé pour a réduction de ces fluctuations de débits, présentant une grande efficacité pour une perte de charge relativement faible.
A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé pour la réduction des fluctuations de débit d'un écoulement fluide dans une canalisation, et plus particulièrement pour la réduction du bruit lié à ces fluctuations, caractérisé par le fait que l'on place dans ladite canalisatfon des moyens de restriction réglables aptes à provoquer dans cette canalisation une perte de charge d'une valeur choisie, que l'on mesure à des intervalles de temps prédéterminés au moins une grandeur physique caractéristique du débit dans la canalisation, et que l'on règle en temps réel les moyens de restriction en fonction de ladite grandeur physique de manière à augmenter la perte de charge en cas d'augmentation du débit et à diminuer la perte de charge en cas de diminution de débit.
La commande de la perte de charge variable étant effectuée en temps réel à partir de la mesure d'une grandeur instantanée liée au débit, on peut amener les fluctuations de débit à un taux déterminé par avance qui peut être éventuellement nul ou le plus faible possible.
Cette commande peut être réalisée dans la pratique par tout type de régulation connu, qui sera déterminé en fonction de l'application particulière concernée.
Dans un premier mode de réalisation, ladite grandeur physique est une pression dans la canalisation.
Toutefois, dans le cas où l'on connatt la source des fluctuations de débit, par exemple le moteur responsable du bruit d'échappement, ladite grandeur physique peut être un paramètre de fonctionnement de cette source dont on connatt la relation aux fluctuations de débit engendrées par la source.
A titre d'exemple, lorsque la source est une machine rotative, le paramètre de fonctionnement peut être l'angle de calage de la machine.
Ce choix n'est toutefois nullement limitatif et peut varier en fonction de l'application particulière envisagée.
C'est ainsi que, dans le cas de ltobservation du bruit d'un moteur diesel, l'angle de calage de ce moteur peut être utilisé comme paramètre, mais également la variable de commande des injecteurs.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de restriction réglables dans ladite canalisation, des moyens d'entratnement pour lesdits moyens de restriction, au moins un capteur de mesure d'une grandeur physique caractéristique du débit dans la canalisation, et des moyens de commande pour commander en temps réel les moyens d'entralnement en fonction de la mesure effectuée.
Les moyens de restriction peuvent par exemple comprendre un volet mobile, pivotant ou coulissant.
Comme cela a été mentionné ci-dessus, le capteur peut être un capteur de pression ou bien, dans le cas où l'on connatt la source des fluctuations de débit et la relation entre un des paramètres de fonctionnement de cette source et les fluctuations engendrées, un capteur de position ou analogue.
En ce qui concerne les moyens de commande, ceux-ci peuvent être de tous types connus analogiques ou numériques.
On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence au dessin annexe représentant schématiquement un dispositif selon l'invention.
La figure représente une canalisation 1, dans laquelle un fluide s'écoule, par exemple dans le sens de la flèche F.
Des capteurs de pression tels que 2 et 2' sont placés dans la paroi de la canalisation 1 pour mesurer la pression du fluide dans cette canalisation.
La paroi de la canalisation est par ailleurs traversée en deux points diamètralement opposés par un axe 3 portant à l'intérieur de la canalisation un volet 4 pouvant créer, en fonction de sa position angulaire, une perte de charge plus ou plus importante dans la canalisation 1.
L'axe 3 est porté par des roulements à bille 5, et est relié à l'arbre de sortie d'un moteur pas à pas 6.
Le moteur 6 est commandé par l'intermédiaire d'un interface 7 par un microprocesseur 8 qui détermine la position angulaire du volet 4, en fonction des informations reçues des capteurs 2 et 2' par l'intermédiaire d'un convertisseur 9.
Le microprocesseur 8 est programmé de manière que le volet 4 augmente la perte de charge dans la canalisation 1 dans le cas où les capteurs 2 et 2' détectent une variation de pression correspondant à une augmentation du débit, et diminue cette perte de charge dans le cas où les capteurs détectent une variation de pression correspondant à une diminution du débit.
Bien entendu, diverses variantes et modifications peuvent être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre, ni de l'esprit de l'invention.
C'est ainsi en particulier que l'on peut prévoir, en amont du dispositif selon l'invention, une capacité de stockage faisant office de volume tampon.
Par ailleurs, la régulation qui, dans le cas décrit ci-dessus, est assurée par un microprocesseur pourrait être assurée de façon classique par des moyens analogiques.
En outre, on a représenté au dessin uniquement le cas où les capteurs sont des capteurs de pression. Dans ce cas, on déduit les fluctuations du débit des fluctuations de pression relevées. Toutefois, les capteurs peuvent également mesurer un paramètre de fonctionnement de la source des fluctuations, le microprocesseur 8 calculant alors les fluctuations du débit en fonction de ce paramètre.
C'est ainsi par exemple que, dans le cas d'un moteur à quatre temps et à quatre cylindres, on sait que le débit varie périodiquement à raison de deux cycles par tour du moteur.
Dans ce cas, le microprocesseur aura essentiellement pour fonction de régler la phase et l'amplitude de l'angle du volet, cet angle lui-même variant périodiquement avec une fréquence double de la fréquence de rotatior.
du moteur.
Enfin, les moyens de restriction représentés sont ici un volet pivotant, mais il est clair qu'un volet coulissant par exemple, ou tout autre moyen de restriction du débit dans la canalisation, pourrait être utilisé avec des moyens d'entralnement convenables.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour la réduction des fluctuations de débit d'un écoulement fluide dans une canalisation, et plus particulièrement pour la réduction du bruit lié à ces fluctuations, caractérisé par le fait que l'on place dans ladite canalisation des moyens de restriction réglables aptes à provoquer dans cette canalisation une perte de charge d'une valeur choisie, que l'on mesure, à des intervalles de temps prédéterminés, au moins une grandeur physique caractéristique du débit dans la canalisation, et que l'on règle en temps réel les moyens de restriction en fonction de ladite grandeur physique de manière à augmenter la perte de charge en cas d'augmentation du débit, et à diminuer la perte de charge en cas de diminution du débit.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite grandeur physique est une pression dans la canalisation.
3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite grandeur physique est un paramètre de fonctionnement de la source desdites fluctuations de débit.
4 - Procédé selon la revendication 3, dans lequel ladite source est une machine rotative, caractérisé par le fait que ledit paramètre de fonctionnement est l'angle de calage de la machine.
5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de restriction, réglables (4) dans ladite canalisation (1), des moyens d'entratnement (6) pour lesdits moyens de restriction, au moins un capteur de mesure (2) d'une grandeur physique caractéristique du débit dans la canalisation, et des moyens de commande (8) pour commander en temps réel les moyens d'entratnement en fonction de la mesure effectuée.
6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens de restriction comprennent un volet mobile.
7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que ledit capteur est un capteur de pression.
8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que ledit capteur est un capteur de position.
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