On parle de turbomachine pour transférer l'énergie à un flux continu de fluide grâce à l'action dynamique des pales d'une roue à aubes rotative, ou pour assurer la rotation des pales grâce à l'énergie du fluide. Dans une turbomachine, les pales rotatives effectuent un travail positif ou négatif sur le fluide, augmentant ou diminuant sa pression. On distingue deux grandes catégories de turbomachines : la machine motrice, qui absorbe l'énergie du fluide pour augmenter la pression ou la hauteur d'eau (comme les pompes à palettes et les ventilateurs) ; et la machine primaire, qui produit de l'énergie en se détendant dans le fluide, en réduisant la pression ou la hauteur d'eau (comme les turbines à vapeur et les turbines hydrauliques). La machine primaire est appelée turbine, et la machine motrice, turbomachine.
Selon leur principe de fonctionnement, les ventilateurs se divisent en deux catégories : à pales et à volume. Parmi les ventilateurs à pales, on distingue les ventilateurs axiaux, centrifuges et à flux mixte. En fonction de la pression, on distingue les souffleurs, les compresseurs et les extracteurs. La norme industrielle JB/T2977-92 définit un ventilateur comme un appareil dont l'entrée d'air correspond aux conditions normales et dont la pression de sortie (pression relative) est inférieure à 0,015 MPa. Un souffleur est un appareil dont la pression de sortie (pression relative) est comprise entre 0,015 MPa et 0,2 MPa. Un compresseur est un appareil dont la pression de sortie (pression relative) est supérieure à 0,2 MPa.
Les principaux éléments du ventilateur sont : la volute, le collecteur et la roue.
Le collecteur dirige le gaz vers la roue, et les conditions d'écoulement à l'entrée de celle-ci sont garanties par sa géométrie. Il existe de nombreuses formes de collecteurs, notamment : cylindrique, conique, arquée, arc-arc, arc-cône, etc.
La roue à aubes se compose généralement de quatre éléments : un carter, une roue, une hélice et un disque d'arbre. Sa structure est principalement assemblée par soudure et rivetage. Selon l'angle d'inclinaison de la roue à aubes, on distingue trois types : à aubes radiales, à aubes avant et à aubes arrière. La roue à aubes est l'élément essentiel du ventilateur centrifuge. Entraînée par le moteur principal, elle constitue le cœur de la machine centrifuge et assure la transmission d'énergie décrite par l'équation d'Euler. L'écoulement à l'intérieur de la roue est influencé par sa rotation et la courbure de sa surface. Il est accompagné de phénomènes de reflux, de retour et d'écoulement secondaire, ce qui le rend très complexe. Les conditions d'écoulement dans la roue à aubes affectent directement les performances aérodynamiques et le rendement de l'étage et même de la machine entière.
La volute sert principalement à collecter le gaz sortant de la roue. Simultanément, l'énergie cinétique du gaz peut être convertie en énergie de pression statique par une réduction modérée de sa vitesse, et le gaz peut être dirigé vers la sortie de la volute. En tant que turbomachine hydraulique, l'étude de son champ d'écoulement interne constitue une méthode très efficace pour améliorer les performances et le rendement d'un surpresseur. Afin de comprendre les conditions d'écoulement réelles à l'intérieur d'un surpresseur centrifuge et d'améliorer la conception de la roue et de la volute pour optimiser ses performances et son rendement, les chercheurs ont mené de nombreuses analyses théoriques fondamentales, des études expérimentales et des simulations numériques de la roue et de la volute centrifuges.
