Introduction
La forme et les proportions des turbines sont adaptées pour donner les meilleures performances pour des conditions hydrauliques spécifiques. Il a été mis en évidence que, prioritairement, la forme dépend de la chute et que la dimension dépend du débit. Toutefois, même en fixant ces deux variables, débit et chute, les possibilités en terme de géométrie restent infinies et les performances obtenues tout aussi variées. Il devient donc important de pouvoir faire des comparaisons, étudier les effets d'un modification ou d'une combinaison de modifications sur les performances. Dans cet exercice, la première étape est de se départir de la dimension. En effet, si toutes les turbines ont la même dimension, soit le même diamètre à la sortie des aubes, on peut plus facilement juger des différentes performances obtenues.
Les lois de similitude permettent de répondre à ce besoin, en exprimant les performances d'une façon indépendante de la dimension de la turbine pour toute condition hydraulique. Les lois de similitudes permettent donc d'étendre le champ d'application d'une conception à toute une gamme de conditions hydrauliques en évaluant ses performances dans ces conditions.
Toutefois, le changement d'échelle d'une conception montre une très légère variation des performances prédites par les lois de similitudes et les résultats expérimentaux. Cet effet d'échelle est dû à la turbulence qui influence la viscosité du fluide. On observe que comme pour l'écoulement dans un tuyau, toute proportion gardée, le coefficient de perte diminue avec l'augmentation de la turbulence.
Les lois de transposition ont pour but d'appliquer des correctifs aux lois de similitudes pour prédire avec plus de précision les performances lorsqu'il y a un effet d'échelle.
Ces deux outils, les lois de similitude et de transposition facilitent l'interprétation des essais sur modèle réduit et des simulations numériques par CFD[1] pour prédire les performances.