Etude expérimentale de l'aérodynamique interne des moteurs PDF Download
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Author: Mathieu Voisine
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Category :
Languages : fr
Pages : 201
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Book Description
La connaissance des mouvements aérodynamiques dans la chambre de combustion est un enjeu majeur pour optimiser le rendement des moteurs à combustion interne, et réduire les émissions polluantes. Les travaux présentés analysent l'aérodynamique interne d'un moteur essence de taux de rouleau d'ordre 1 à l'aide de la vélocimétrie par image de particules (PIV). Des améliorations sont apportées au moyen d'essai et des bases de données importantes sont rassemblées, pour certaines à haute cadence. Nous analysons d'abord les phases d'admission et de compression. Nous montrons que la combinaison (fortement instationnaire) des jets de soupapes longe la paroi du cylindre et impacte le piston pendant la phase d'admission. Ceci se traduit par la génération d'une structure tourbillonnaire complexe au point mort bas. La structuration de l'écoulement de rouleau au cours de la compression puis la déstabilisation de celui-ci sont ensuite caractérisées. Cette analyse est appuyée par le développement et l'application d'outils novateurs. Ainsi, une détection Lagrangienne des lieux d’étirement privilégiés (FTLE) identifie la propagation et le développement du jet dans la chambre et la forte instationnarité de cette phase. Enfin, une décomposition orthogonale en mode propre appliquée à des données PIV haute cadence dans un plan de la chambre de combustion permet de séparer des caractéristiques spatio-temporelles très différentes lors de la phase de rupture et de classifier les écoulements en fonction de leur niveau de rupture au point mort haut. La méthodologie statistique proposée permet donc de quantifier la robustesse d'un concept de chambre aux variations cycle à cycle de l’écoulement interne.
Author: Mathieu Voisine
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Languages : fr
Pages : 201
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Book Description
La connaissance des mouvements aérodynamiques dans la chambre de combustion est un enjeu majeur pour optimiser le rendement des moteurs à combustion interne, et réduire les émissions polluantes. Les travaux présentés analysent l'aérodynamique interne d'un moteur essence de taux de rouleau d'ordre 1 à l'aide de la vélocimétrie par image de particules (PIV). Des améliorations sont apportées au moyen d'essai et des bases de données importantes sont rassemblées, pour certaines à haute cadence. Nous analysons d'abord les phases d'admission et de compression. Nous montrons que la combinaison (fortement instationnaire) des jets de soupapes longe la paroi du cylindre et impacte le piston pendant la phase d'admission. Ceci se traduit par la génération d'une structure tourbillonnaire complexe au point mort bas. La structuration de l'écoulement de rouleau au cours de la compression puis la déstabilisation de celui-ci sont ensuite caractérisées. Cette analyse est appuyée par le développement et l'application d'outils novateurs. Ainsi, une détection Lagrangienne des lieux d’étirement privilégiés (FTLE) identifie la propagation et le développement du jet dans la chambre et la forte instationnarité de cette phase. Enfin, une décomposition orthogonale en mode propre appliquée à des données PIV haute cadence dans un plan de la chambre de combustion permet de séparer des caractéristiques spatio-temporelles très différentes lors de la phase de rupture et de classifier les écoulements en fonction de leur niveau de rupture au point mort haut. La méthodologie statistique proposée permet donc de quantifier la robustesse d'un concept de chambre aux variations cycle à cycle de l’écoulement interne.
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: Nicolas Bruyère
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Languages : fr
Pages : 122
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Author: OLIVIER.. PAJOT
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Languages : fr
Pages : 221
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DURANT CES DERNIERES DECENNIES, LA LEGISLATION CONCERNANT LES EMISSIONS POLLUANTES DES MOTEURS DES VEHICULES AUTOMOBILES S'EST MONTREE DE PLUS EN PLUS DRACONIENNE. DANS LE CAS DU MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE, LES CONSTRUCTEURS AUTOMOBILES ONT REPONDU A CETTE CONTRAINTE PAR LE POST-TRAITEMENT DES GAZ D'ECHAPPEMENT PAR CATALYSE TROIS VOIES. LE SOUCI DE LIMITER L'EFFET DE SERRE (PROTOCOLE DE KYOTO, 1997) APPORTE UNE NOUVELLE DIMENSION EN REGLEMENTANT LES EMISSIONS DE CO 2, CE QUI IMPLIQUE UNE DIMINUTION DE LA CONSOMMATION DES VEHICULES. DANS CETTE OPTIQUE, LA SOLUTION DU FONCTIONNEMENT EN MELANGE PAUVRE PEUT SEMBLER UNE VOIE PROMETTEUSE, A CONDITION DE RESOUDRE LES PROBLEMES INHERENTS A CE MODE, A SAVOIR UNE FORTE INSTABILITE DE FONCTIONNEMENT. PARMI LES CAUSES CONNUES DE L'IRREGULARITE CYCLIQUE, LA FLUCTUATION DES ECOULEMENTS INTERNES DU MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE S'AVERE ETRE DE PREMIERE IMPORTANCE. CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS CE CADRE, ET PROPOSE, PAR UNE APPROCHE EXPERIMENTALE, D'OBTENIR DE NOUVELLES DONNEES SUR L'IMPACT DE L'AERODYNAMIQUE INTERNE SUR LA PHASE INITIALE DE LA COMBUSTION. SON ORIGINALITE RESIDE DANS L'UTILISATION DE TECHNIQUES D'IMAGERIE RECENTES, APPLIQUEES SUR UN MOTEUR A ACCES OPTIQUES. PARMI CES TECHNIQUES, LA VELOCIMETRIE PAR IMAGES DE PARTICULES (VIP) PERMET LA MESURE DES DEUX COMPOSANTES DE LA VITESSE D'UN ECOULEMENT, DANS UN PLAN DE MESURE DELIMITE PAR UNE NAPPE LASER. CETTE TECHNIQUE EST UTILISEE DANS UN PREMIER TEMPS POUR OBTENIR UNE MESURE DE LA STRUCTURE TRIDIMENSIONNELLE DE L'ECOULEMENT MOYEN AU MOMENT DE L'ALLUMAGE. UN POST-TRAITEMENT DES DONNEES EST EFFECTUE DANS LE BUT D'EXTRAIRE LES GRANDEURS CARACTERISANT LA TURBULENCE DANS LE CYLINDRE AU MEME INSTANT. L'UTILISATION SIMULTANEE DE LA TECHNIQUE
Author: Jean-Paul Melinand
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Languages : fr
Pages : 130
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CE TRAVAIL A POUR OBJECTIF L'ETUDE EXPERIMENTALE DES ECOULEMENTS COMPLEXES. APRES UNE ANALYSE DE SEPT PRINCIPAUX OUTILS METROLOGIQUES, DISPONIBLES A L'HEURE ACTUELLE, UNE ATTENTION PLUS PARTICULIERE EST PORTEE A L'ANEMOMETRIE LASER ET A SON APPLICATION POUR L'ETUDE DES MOTEURS ALTERNATIFS. DES RESULTATS ONT ETE TOUT D'ABORD OBTENUS ET INTERPRETES EN SITUATION STATIONNAIRE SOIT AVEC DES PETITS MODULES DE VITESSE (COUCHE LIMITE DECELEREE, ECOULEMENT DE COIN), SOIT AVEC DES EFFETS TRIDIMENSIONNELS (SIMULATION DE LA PHASE D'ADMISSION D'UN MOTEUR). ENSUITE, IL EST MONTRE QU'UN TEL OUTIL EXPERIMENTAL PERMET DE MIEUX CONNAITRE LE COMPORTEMENT PHYSIQUE D'UN ECOULEMENT AUSSI COMPLEXE QUE CELUI RENCONTRE DANS LES CYLINDRES DE MOTEURS ALTERNATIFS. AINSI L'HYPOTHESE DE ROTATION EN BLOC DE L'ECOULEMENT POUR UN MOTEUR DIESEL EST DISCUTEE ET UNE SCHEMATISATION EN ZONES SPECIFIQUE EST PROPOSEE
Author: Jacky Guézet
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Languages : fr
Pages : 194
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LES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE CONCERNENT L'INTERACTION ENTRE L'AERODYNAMIQUE ET LA COMBUSTION DANS UNE MACHINE A COMPRESSION RAPIDE QUI REPRODUIT LES PHASES DE COMPRESSION ET DE DETENTE EXISTANT DANS LES MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE. DANS LA PREMIERE PARTIE, LES PHENOMENES LIES AU TOURBILLON DE COIN, A L'EFFET DE CHASSE, AINSI QU'A LEUR INTERACTION, ONT ETE ETUDIES EN MILIEU INTERTE. LA SECONDE PARTIE CONCERNE L'ANALYSE DE L'INTERACTION ENTRE L'AERODYNAMIQUE ET LA COMBUSTION. NOUS ETUDIONS D'ABORD, LES PROBLEMES LIES A L'ALLUMAGE PAR ETINCELLE, PUIS LA PROPAGATION DU FRONT DE FLAMME AINSI QUE L'EVOLUTION DE LA PRESSION. NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE QUE L'INFLUENCE DE L'AERODYNAMIQUE DES L'APPARITION DU NOYAU DE FLAMME ET QU'ELLE EST D'AUTANT PLUS IMPORTANTE QUE LA VITESSE DE FLAMME EST FAIBLE
Author: MARC-PAUL.. ERRERA
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Languages : fr
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L'AERODYNAMIQUE INTERNE A UNE INFLUENCE PRIMORDIALE SUR LA COMBUSTION DANS LES MOTEURS DIESEL ET DONC SUR LES PERFORMANCES ET EMISSIONS DE POLLUANTS. UNE ACTION THEORIQUE ET EXPERIMENTALE A ETE ENTREPRISE A L'O.N.E.R.A. LE PROGRAMME DE CALCUL MIS EN PLACE CODE MATHILDA EST PRINCIPALEMENT DESTINE A ANALYSER LES PHASES D'ADMISSION ET DE COMPRESSION. LE PRINCIPAL OBJECTIF DU MONTAGE EST DE FOURNIR DES DONNEES EXPERIMENTALES POUR VALIDER LE CODE. ON RESOUT LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ECRITES SOUS FORME STRICTEMENT CONSERVATIVE DANS UN REPERE CURVILIGNE DEFORMABLE. L'INTEGRATION DANS LE TEMPS S'EFFECTUE GRACE A UNE METHODE IMPLICITE A DIRECTIONS ALTERNEES ET LA DISCRETISATION SPATIALE FAIT APPEL A UNE TECHNIQUE DE VOLUMES FINIS. TOUS LES CALCULS PRESENTES PRENNENT EN COMPTE LE CONDUIT D'ADMISSION, LA REGION DE LA SOUPAPE ET LA CHAMBRE DE COMBUSTION. LES RESULTATS NUMERIQUES ONT EN PREMIER LIEU MIS EN EVIDENCE QUELQUES CARACTERISTIQUES IMPORTANTES DE L'ECOULEMENT STATIONNAIRE AU PASSAGE D'UNE SOUPAPE ET PLUS PARTICULIEREMENT UN DECOLLEMENT SUR LE PIEGE. LES PHASES D'ADMISSION SONT ENSUITE DECRITES DANS DES CONFIGURATIONS 2D ET 3D COMPORTANT UN BOL DANS LE PISTON. LE MONTAGE EXPERIMENTAL RESSEMBLE A UN MOTEUR SIMPLIFIE SPECIALEMENT CONCU POUR PERMETTRE DES MESURES DE VITESSES ET DE PRESSIONS. LES COMPARAISONS THEORIE-EXPERIENCE REVELENT UN BON COMPORTEMENT QUALITATIF DES PREDICTIONS NUMERIQUES. LE CODE MATHILDA A PAR AILLEURS ETE COMPLETEMENT VECTORISE ET OPTIMISE. UNE TECHNIQUE PUISSANTE ET ORIGINALE A DE PLUS ETE MISE EN UVRE POUR RESOUDRE LES SYSTEMES TRIDIAGONAUX PAR BLOCS SUR LES CALCULATEURS VECTORIELS
Author: Jean-Claude Cretal
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Languages : fr
Pages : 278
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Author: Vincent Moureau (chercheur en énergétique).)
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Languages : fr
Pages : 0
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La simulation aux grandes échelles (LES) est un outil puissant d'aide à l'analyse et à la compréhension des phénomènes physiques liés à la turbulence. Cette approche est plus adaptée à la simulation des écoulements fortement instationnaires, comparée aux méthodes statistiques de type RANS. L'objectif de cette thèse a été de contribuer au développement d'un code LES dédié aux moteurs à piston. Du point de vue numérique, des schémas convectifs d'ordre élevé ont été généralisés aux maillages mobiles. D'autre part, un interpolateur adapté à la LES a été développé. Il permet de traiter des maillages de taille importante. Concernant la modélisation de la turbulence, un modèle qui transporte l'énergie cinétique de sous-maille a été analysé et testé. Il a l'avantage d'apporter une information importante sur l'intensité de la turbulence de sous-maille et sur l'historique de cette quantité. Ce modèle a été couplé à un modèle de paroi basé sur la loi logarithmique. Ces développements ont été implémentés dans le solveur LES parallèle AVBP, et ils ont été validés sur un moteur expérimental de section carrée. Plusieurs modèles de turbulence et deux schémas convectifs ont été confrontés avec succès aux mesures expérimentales de vitesse. Ces résultats ont montré une grande influence des constantes des modèles de turbulence. Ce dispositif expérimental a aussi permis d'évaluer les erreurs de commutation temporelle générées par les variations de la largeur du filtre LES au cours du cycle moteur. Il a été démontré que ces erreurs peuvent être négligées au premier ordre dans les moteurs à piston conventionnels
Author: Alain Bidart
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Languages : fr
Pages : 163
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Book Description
DANS LA PARTIE BASSE D'UN MOTEUR A QUATRE TEMPS, APPELEE CARTER, DEUX FLUIDES SONT EN CONTACT: DE L'AIR ET DE L'HUILE. LES INTERACTIONS ENTRE CES DEUX PHASES PROVOQUENT DES MELANGES QUI SONT NEFASTES POUR LA DUREE DE VIE D'UN MOTEUR. L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST DE CONNAITRE LES ORIGINES DES MELANGES ET DE SE DONNER LES MOYENS DE LES DIMINUER, EN REALISANT UN TRAVAIL DE COMPREHENSION DES DIVERS ECOULEMENTS DANS LE CARTER ET DE LEURS INTERACTIONS. NOUS ORIENTONS POUR CELA NOS TRAVAUX SUR LA MODELISATION DES ECOULEMENTS DE L'AIR. NOUS EFFECTUONS DES ESSAIS MOTEUR OU NOUS MESURONS LES PRESSIONS AUX PAROIS, ET NOUS REALISONS UNE MODELISATION NUMERIQUE DES ECOULEMENTS DE L'AIR, CETTE DERNIERE DEVANT DEVENIR A TERME UN NOUVEL OUTIL DE DEVELOPPEMENT POUR LES MOTORISTES. LA DYNAMIQUE DE L'ECOULEMENT DE L'HUILE EST ENSUITE ABORDEE PAR L'INTERMEDIAIRE DE FILMS VIDEOS D'UN BAC A HUILE TRANSPARENT EN PLEXIGLAS. ENFIN, UNE SYNTHESE GENERALE DES CONNAISSANCES ACQUISES PAR CES TROIS MOYENS EST REALISEE
