Visualisation et modélisation de l'écoulement sans combustion à l'interieur d'un moteur à piston PDF Download
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Author: Durval Henriques Da Silva Filho
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Category :
Languages : fr
Pages : 302
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Book Description
Après une présentation des principales caractéristiques du champ aérodynamique pendant les premières phases du cycle moteur, on étudie les procédures d'étalonnage des sondes à fil et film chaud pour leur application aux mesures dans un écoulement à propriétés variables avec le temps. Par visualisation en simulation hydraulique, on obtient une description qualitative du champ turbulent pendant la phase d'admission. Après une analyse des résultats des mesures et une modélisation expérimentale du champ turbulent, on développe une étude numérique d'application de la méthode des singularités au calcul du champ des vitesses de l'écoulement d'admission à l'intérieur du cylindre.
Author: Durval Henriques Da Silva Filho
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Category :
Languages : fr
Pages : 302
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Book Description
Après une présentation des principales caractéristiques du champ aérodynamique pendant les premières phases du cycle moteur, on étudie les procédures d'étalonnage des sondes à fil et film chaud pour leur application aux mesures dans un écoulement à propriétés variables avec le temps. Par visualisation en simulation hydraulique, on obtient une description qualitative du champ turbulent pendant la phase d'admission. Après une analyse des résultats des mesures et une modélisation expérimentale du champ turbulent, on développe une étude numérique d'application de la méthode des singularités au calcul du champ des vitesses de l'écoulement d'admission à l'intérieur du cylindre.
Author: Brigitte Doligez
Publisher: Editions TECHNIP
ISBN: 9782710805458
Category : Nature
Languages : en
Pages : 260
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Author: YU.. MAO
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Category :
Languages : fr
Pages :
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L'ECOULEMENT DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR A PISTON A UNE INFLUENCE TRES GRANDE SUR LES PERFORMANCES DU MOTEUR. IL EST DONC IMPORTANT DE POUVOIR SIMULER NUMERIQUEMENT DE TELS ECOULEMENTS DE FACON A MIEUX COMPRENDRE LES PHENOMENES COMPLEXES DANS LA CHAMBRE. CE TRAVAIL A CONSISTE A DEVELOPPER UN CODE DE SIMULATION UTILISANT UNE METHODE D'ELEMENTS FINIS AVEC UN MAILLAGE DEFORMABLE. APRES AVOIR ETUDIE UNE METHODE GENERALE D'ELEMENTS FINIS AUTOADAPTATIVES, ON A DEDUIT UNE METHODE SIMPLIFIE D'ELEMENTS FINIS AVEC MAILLAGE MOBILE APPLICABLE AUX EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. ON A ENSUITE INTRODUIT ET COMPARE DES MODELES DE TURBULENCE DU TYPE K-EPSILON ADAPTES AUX ECOULEMENTS COMPRESSIBLES SUBSONIQUES. LE CODE A ENSUITE ETE UTILISE POUR LA SIMULATION DE L'ECOULEMENT TURBULENT DANS UNE CHAMBRE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR DIESEL PENDANT LA PHASE D'ADMISSION ET DE COMPRESSION. LES RESULTATS NUMERIQUES SONT EN BON ACCORD AVEC LES MESURES EXPERIMENTALES DANS LE CAS D'UN ECOULEMENT SANS GIRATION. MAIS DANS LE CAS D'UN ECOULEMENT AVEC GIRATION, LES VITESSES TANGENTIELLES PREDITES SONT SOUS EVALUEES, SANS DOUTE A CAUSE DU MODELE DE TURBULENCE UTILISE. EN CONCLUSION, LA METHODE NUMERIQUE DEVELOPPEE S'EST REVELEE TRES BIEN ADAPTEE A LA SIMULATION DE L'ECOULEMENT COMPLEXE DANS UNE CHAMBRE DE COMBUSTION
Author: Hassan Saghir
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Languages : fr
Pages : 235
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L'étude de l'interface piston-segments-cylindre illustre les interactions complexes qui existent entre les différentes pièces ou composantes d'un moteur auxquelles les ingénieurs prêtent une attention particulière. L'objectif du présent travail est de fournir un outil de simulation permettant de prédire les conséquences d'une modification de construction ou de fonctionnement du moteur, concernant l'interface piston-segments-cylindre. Une analyse détaillée du comportement cinématique et dynamique du système d'étanchéite piston-segments-cylindre d'une part et la simulation du cycle moteur d'autre part, nous ont permis d'élaborer un module d'écoulement de gaz au travers de la segmentation du piston. Ce modèle inclut le calcul du mouvement instantané des segments dans leurs gorges respectives. Outre les solutions numériques, nous avons proposé une solution analytique de l'équation du mouvement axial des segments. D'autre part, l'écoulement de l'huile au travers de la segmentation a été analysé et une estimation de la quantité d'huile remontant dans la chambre de combustion a été proposée. Dans la partie expérimentale de cette these, après avoir décrit les différents dispositifs de mesure, les résultats des essais expérimentaux effectués avec ou sans combustion sur un moteur reel monocylindre sont compares aux resultats fournis par le modèle que nous avons élaboré. Cette comparaison a montré une bonne concordance entre la mesure et le calcul pour differents jeux de segments et pour différentes conditions opératoires. L'écart entre les mesures et les calculs ne dépasse pas 5%. Nous avons développé, par ailleurs, une etude statistique simple des dispersions des cycles de pression dans la chambre de combustion ; cette etude nous a permis de tenir compte de la dispersion cyclique dans les simulations numériques.
Author: LAURENT.. LEBRERE
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Languages : fr
Pages : 255
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L'OBJECTIF DE LA THESE EST L'AMELIORATION DE LA MODELISATION DE LA TURBULENCE POUR LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS DANS LES MOTEURS A PISTON. COMME LA PLUPART DES CODES DE CALCUL D'ECOULEMENTS COMPLEXES, LE CODE KIVA-II, UTILISE ET DEVELOPPE PAR LES CONSTRUCTEURS AUTOMOBILES FRANCAIS, TRAITE LA TURBULENCE A L'AIDE DU MODELE - . LES LIMITES DE CE MODELE SONT AUJOURD'HUI BIEN CONNUES ; DE PLUS, LES ECOULEMENTS DANS LES CHAMBRES DE COMBUSTION POSSEDENT DES CARACTERISTIQUES (ECOULEMENTS CONFINES ET COMPRIMES, ECOULEMENTS AVEC GIRATION, PRESENCE DE NOMBREUSES RECIRCULATIONS,) DIFFICILEMENT REPRODUCTIBLES A L'AIDE D'UN MODELE A VISCOSITE TURBULENTE TEL QUE LE MODELE - . LE TRAVAIL DE CETTE THESE A CONSISTE A IMPLANTER UN MODELE AUX TENSIONS DE REYNOLDS (LE MODELE DE LAUNDER ET AL. 1975 NOTE MODELE LRR) DANS LE CODE KIVA-II. CE NIVEAU DE MODELISATION DE LA TURBULENCE (MODELE DU SECOND ORDRE) EST A L'HEURE ACTUELLE L'UN DES MEILLEURS COMPROMIS ENTRE GAIN EN PREDICTIVITE ET COUT EN TEMPS CPU. APRES UNE ETAPE DE VALIDATION COMPLETE (VALIDATIONS NUMERIQUES ET PHYSIQUES), LA PHASE D'ADMISSION-COMPRESSION D'UN MONOCYLINDRE DE RECHERCHE EST SIMULEE AVEC LES MODELES - ET LRR. DE NOMBREUSES DIFFERENCES AU NIVEAU DES CHAMPS CINEMATIQUE ET TURBULENT SONT MISES EN EVIDENCE, EN PARTICULIER EN FIN DE PHASE DE COMPRESSION. LE MODELE LRR APPORTE EGALEMENT DE NOUVELLES INFORMATIONS SUR L'ANISOTROPIE DE LA TURBULENCE ET SUR SON EVOLUTION AU COURS DU TEMPS. LA FAISABILITE D'UN CALCUL 3D COMPRESSIBLE ET INSTATIONNAIRE AVEC UN MODELE DE TURBULENCE AUX TENSIONS DE REYNOLDS EST DONC DEMONTREE. DE PLUS, UN MODELE DE TURBULENCE DU SECOND ORDRE TEL QUE LE MODELE LRR APPARAIT ETRE UNE ALTERNATIVE INTERESSANTE FACE AU MODELE - POUR LE CALCUL DES ECOULEMENTS A L'INTERIEUR DES CHAMBRES DE COMBUSTION
Author: Daniel Marc
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Languages : fr
Pages : 189
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Cette étude a été motivée par la nécessité d'améliorer la connaissance et la maîtrise de l'aérodynamique interne des moteurs. Les enjeux sont grands, car les émissions et les rendements sont étroitement liés aux phénomènes de mélange macroscopique et microscopique dans le cylindre. On s'intéresse dans cette étude expérimentale, à un type d'écoulement particulier appelé rouleau. Généré à l'admission par le recul du piston, cet écoulement tourbillonnaire a comme principale caractéristique d'être perpendiculaire à l'axe du cylindre. Déstabilisé durant la compression, il évolue vers un régime pleinement turbulent au point mort haut. Ce travail a été mené à partir d'une expérimentation modèle : cylindre de section carrée, ce qui permet d'assurer un caractère bidimensionnel à l'écoulement en fin d'admission. De rapport volumétrique de compression nominal de 10, il offre de larges accès pour l'utilisation de moyens de diagnostic optique. Des résultats et des interprétations basés sur des mesures par ADL, PIV, et PIV rapide, nous ont permis d'une part, de suivre la structure de l'écoulement sur un cycle et de proposer un scénario de son processus de rupture. Nous montrons en particulier l'importance du confinement et la possibilité de développement d'instabilité elliptique sur l'axe du tourbillon. Au travers d'une analyse statistique des données, nous caractérisons de façon détaillée l'écoulement en terme de vorticité, de taux de rouleau et quantifions l'importance des variations cycle à cycle. Les fluctuations sont principalement amplifiées par le cisaillement produit par l'interaction du tourbillon avec les décollements qu'il induit aux parois. La déstabilisation du rouleau suivant son axe constitue également une source importante de fluctuations et se traduit par un transfert important de l'énergie cinétique moyenne vers une turbulence tridimensionnelle. L'intensité de turbulence est maximum à 40ʿ du vilebrequin avant le point mort haut puis chute rapidement. Les échelles intégrales longitudinales correspondent au 1/3 de la hauteur du volume mort à la fin de la compression
Author: Hans-Joachim Nuglisch
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Languages : fr
Pages : 207
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CETTE ETUDE A ETE MOTIVEE PAR LE BESOIN DE DIMINUER LA POLLUTION ET LA CONSOMMATION DES MOTEURS A PISTONS. LES EMISSIONS ET LE RENDEMENT DU MOTEUR SONT ETROITEMENT LIES AUX PHENOMENES DE MELANGE MACROSCOPIQUE DANS LE CYLINDRE. AINSI, UNE BONNE CONNAISSANCE DE L'AERODYNAMIQUE INTERNE DES MOTEURS EST INDISPENSABLE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, UNE RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE NOUS PERMET DE PRECISER LE ROLE QUE JOUE L'AERODYNAMIQUE INTERNE POUR LE CYCLE MOTEUR EN FOCALISANT NOTRE ATTENTION SUR L'IMPORTANCE DE LA TURBULENCE POUR LE MELANGE ET LA COMBUSTION. L'INTERACTION ENTRE L'ECOULEMENT TURBULENT ET LA COMPRESSION EST ENCORE MAL CONNUE DANS DES SITUATIONS COMPLEXES. NOUS PRESENTONS COMME EXPERIENCE MODELE UN ECOULEMENT DE JET AXISYMETRIQUE QUI PERMET D'ETUDIER CERTAINS ASPECTS IMPORTANTS DE L'INTERACTION TRIPLE ENTRE LA COMPRESSION, L'ECOULEMENT MOYEN ET LA TURBULENCE. LE PRINCIPAL MOYEN DE MESURE EST DE L'ADL. DES MESURES DETAILLEES DE L'ECOULEMENT DE JET PENDANT LA COMPRESSION ONT ETE EFFECTUEES. LES VITESSES MOYENNES, LES FLUCTUATIONS TURBULENTES ET LES ECHELLES INTEGRALES DE L'ECOULEMENT SONT PRESENTEES. UNE EVOLUTION NETTE DES QUANTITES MOYENNES ET TURBULENTES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT DE JET EST CONSTATEE DURANT LA COMPRESSION. NOUS MONTRONS QUE CETTE EVOLUTION PEUT ETRE EXPLIQUEE PAR UNE INTENSIFICATION DES MECANISMES D'ENTRAINEMENT ET DE MELANGE AU COURS DE LA COMPRESSION
Author: Serge Ravary
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Languages : fr
Pages : 267
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LE PISTON EST L'UNE DES PIECES LES PLUS CHARGEES DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE. LES NIVEAUX DE TEMPERATURE ATTEINTS DANS LE PISTON INFLUENCENT SA DUREE DE VIE ET LES PERFORMANCES DU MOTEUR. NOUS PROPOSONS ICI UNE METHODE DE CALCUL DU CHAMP DE TEMPERATURE STATIONNAIRE DANS LES PISTONS DE MOTEUR DIESEL AUTOMOBILE. AFIN DE TENIR COMPTE DES INTERACTIONS EXISTANT ENTRE LE PISTON ET SON ENVIRONNEMENT, L'ENSEMBLE DU MOTEUR EST MODELISE SOUS FORME SYSTEME. NOUS AVONS DANS UN PREMIER TEMPS MODELISE CHACUN DES TRANSFERTS THERMIQUES EXISTANT DANS UNE CYLINDREE DE MOTEUR DIESEL : SOURCES DE CHALEUR, ECHANGES ENTRE LES PAROIS DU MOTEUR ET LES FLUIDES EN CIRCULATION OU ENTRE PIECES MECANIQUES. AFIN DE PALIER AU MANQUE DE CONNAISSANCE CONCERNANT LE REFROIDISSEMENT DES PISTONS PAR JET D'HUILE, NOUS AVONS MODELISE LE COMPORTEMENT INSTATIONNAIRE DU JET ET DE L'ECOULEMENT D'HUILE SOUS LE PISTON. NOUS AVONS ENSUITE ELABORE UN MODELE THERMIQUE GLOBAL DU MOTEUR RENAULT F8Q, BASE SUR LA TECHNIQUE DE L'ANALYSE NODALE. CE MODELE A PERMIS DE CALCULER LE CHAMP DE TEMPERATURE DANS LE PISTON ET LE RESTE DU MOTEUR, ET DE PRECISER LES TRANSFERTS THERMIQUES ENTRE LE PISTON ET SON ENVIRONNEMENT. CE MODELE A ETE VALIDE AU MOYEN DE MESURES DE TEMPERATURE REALISEES DANS LES PISTONS DU MOTEUR RENAULT F8Q. L'ACCORD OBSERVE EST SATISFAISANT. LES ECARTS ENTRE MESURES ET CALCULS SONT DU MEME ORDRE QUE LES VARIATIONS ENREGISTREES ENTRE LES DIFFERENTS ESSAIS.
Author: HENRI.. PASCAL
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Languages : fr
Pages : 205
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Book Description
CETTE THESE TRAITE DE SIMULATIONS NUMERIQUES D'UN ECOULEMENT REPRESENTATIF DE CEUX PRESENTS DANS LES CHAMBRES A COMBUSTION DES MOTEURS A PISTON. L'OBJECTIF EST DE MIEUX CONNAITRE L'AERODYNAMIQUE INTERNE EN VUE D'AMELIORER LES PERFORMANCES DE CES MOTEURS. L'EFFICACITE DE LA COMBUSTION ETANT FORTEMENT DEPENDANTE DE L'AERODYNAMIQUE DANS LES ZONES DE PROCHE PAROI, CETTE ETUDE EST FOCALISEE SUR LES ASPECTS TRES MARQUES DU CONFINEMENT. JUSQU'A CE JOUR, A CAUSE DE LIMITATIONS D'ORDRE MATERIEL, UN TEL OBJECTIF A ETE ESSENTIELLEMENT POURSUIVI EN UTILISANT DES MODELES STATISTIQUES DE TURBULENCE DONT ON NE CONNAIT PAS FORCEMENT LA VALIDITE. GRACE AUX PROGRES DES TECHNIQUES DE SIMULATION, IL EST AUJOURD'HUI POSSIBLE DE RESOUDRE LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES INSTANTANEES SANS MODELES STATISTIQUES, FOURNISSANT AINSI DES SOLUTIONS DE REFERENCE POUR EVALUER LE COMPORTEMENT DE CES MODELES DE TURBULENCE. DEUX CODES DE SIMULATION, BASES SUR DES METHODES SPECTRALES D'INTERPOLATION SPATIALE DU CHAMP DE VITESSE, ONT ETE DEVELOPPES ET UTILISES. CES METHODES SONT PERFORMANTES POUR CALCULER AVEC PRECISION L'ECOULEMENT DANS LES ZONES DE PROCHE PAROI. LES PREDICTIONS FOURNIES PAR L'APPROCHE STATISTIQUE DE LA TURBULENCE ET LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES INSTANTANEES SONT COMPAREES. ELLES MONTRENT ESSENTIELLEMENT QU'IL SEMBLE PREFERABLE D'UTILISER DES MODELES DU 2ND ORDRE U#IU#J PLUTOT QUE DES MODELES DU 1ER ORDRE . EN EFFET, LES MAXIMA DE TURBULENCE NE SONT PAS CORRECTEMENT SIMULES AVEC CES DERNIERS MODELES, CE QUI N'EST PAS SANS INFLUENCE SUR LA COMBUSTION. ALORS QUE DES TESTS, CERTES TRES LIMITES, DE MODELES DU 2ND ORDRE ONT DONNE DES RESULTATS ENCOURAGEANTS. ENFIN, L'UTILISATION CLASSIQUE DES LOIS DE PAROI PEUT ETRE REMISE EN CAUSE POUR DES ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES TELS QUE CEUX RELATIFS A L'AERODYNAMIQUE INTERNE DES MOTEURS A PISTON. PAR AILLEURS, ON A PU MESURER TOUT L'INTERET QUE RECELENT LES NOUVELLES TECHNIQUES DE SIMULATION NUMERIQUE, NOTAMMENT L'APPLICATION DU PARALLELISME POUR EFFECTUER L'ENORME QUANTITE DE CALCULS
Author: Bruno Dillies
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Languages : fr
Pages : 245
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Book Description
Depuis quelques années, des nouvelles méthodes sont apparues pour la mise au point et l'optimisation des chambres de combustion des moteurs d'automobile. Pour compléter les essais au banc moteur de nouvelles motorisations, la simulation numérique des écoulements est ainsi un outil de plus en plus utilise dans le milieu industriel. La thèse porte sur le développement et la validation par l'expérience d'un modèle de calcul de la combustion dans les moteurs diesel. Apres un passage en revue des différentes approches possibles (chapitre 1) de la modélisation de la combustion turbulente, la formulation retenue est présentée. La modélisation adoptée est une formulation dérivée des travaux de Marble et Broadwell (1977) sur le modèle de flamme cohérente. Ce modèle permet de traiter le problème de la modélisation par trois étapes: la modélisation de l'écoulement turbulent (approche k-Ɛ, le calcul des effets cinétiques locaux dans le front de flamme et enfin le calcul du taux de réaction moyen (par l'équation d'évolution de la densité de surface de flamme). Les chapitres suivants sont consacrés d'une part à des aspects théoriques du modèle de flamme cohérente, d'autre part à une application du modèle à la combustion de jets diesel. Le chapitre 2 traite ainsi le cas d'une flamme turbulente de prémélange enflammée par des gaz brules à grande vitesse (flamme pilote de l'ONERA). Des évolutions du modèle ont été testées, en particulier sur la prise en compte de l'effet de l'étirement du front de flamme par l'écoulement moyen et la stabilisation de la flamme par les gaz brûlés. L'implantation de l'équation de densité de surface de flamme dans le code industriel KIVA2 GSM est abordée dans le chapitre 3, dans le cas de la propagation d'une flamme de prémélange dans une chambre de volume constant. Dans le chapitre 4, le modèle de flamme cohérente a trois équations appliqué à la combustion dans les moteurs diesel est décrit en détail, avec en particulier le couplage au modèle de jet diphasique. Le modèle est testé dans le cas de l'inflammation et de la combustion d'un jet de combustible dans une chambre de volume constant. Dans le dernier chapitre, le modèle est appliqué au calcul d'un moteur diesel à injection directe à accès optiques. Les résultats sont comparés avec ceux de la base de données comprenant des grandeurs globales (pression moyenne,) pour plusieurs points de fonctionnement et des grandeurs locales (pénétration du jet dans la chambre de combustion). En dernier lieu, les perspectives de ce travail de recherche sont évoquées: évolutions du modèle de flamme cohérente (équation de densité de surface de flamme, méthodes LES), modélisation et validation plus détaillée des phénomènes d'injection diphasique
