CONTRIBUTION A LA MODELISATION DE LA COMBUSTION DANS LES MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE AVEC PRISE EN COMPTE DE LA PHASE D'ALLUMAGE PDF Download
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LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL PRESENTE UN NOUVEAU MODELE PERMETTANT DE DECRIRE LA PROPAGATION DE FLAMMES TURBULENTES PREMELANGEES. L'APPROCHE RETENUE CONSISTE A CALCULER LE TAUX DE DISSIPATION DES FLUCTUATIONS D'UN SCALAIRE (CONCENTRATION, TEMPERATURE) PAR UNE EQUATION DE TRANSPORT. ON MONTRE QUE LES EFFETS D'ETIREMENT A PETITE ECHELLE ET DE COURBURE LOCALE DU CHAMP DE CONCENTRATION SONT DES PHENOMENES PREDOMINANTS. DANS LE REGIME DES FLAMMELETTES, LE MODELE PERMET D'ABOUTIR A UNE EQUATION DE TRANSPORT POUR LA DENSITE DE SURFACE DE FLAMME ET A UNE NOUVELLE FORMULATION DU MODELE EDDY BREAK-UP. UNE REVISION DE LA MODELISATION DU FLUX DE DIFFUSION TURBULENTE POUR LE SCALAIRE A EGALEMENT ETE PROPOSEE. LA DONNEE D'UNE FONCTION DENSITE DE PROBABILITE (PDF) AU MOMENT DE L'ALLUMAGE NOUS A PERMIS DE REPRESENTER DE MANIERE SATISFAISANTE L'INITIATION DE LA COMBUSTION. LES COMPARAISONS AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX ISSUS DE CONFIGURATIONS DIFFERENTES ONT PERMIS DE VERIFIER LA REPONSE DU MODELE AUX CARACTERISTIQUES DE LA TURBULENCE ET A LA COMPOSITION DU MELANGE. ON EN DEDUIT LES RENSEIGNEMENTS CONCERNANT L'EVOLUTION DU NOMBRE DE SCHMIDT AINSI QUE L'ECHELLE DE TEMPS CARACTERISTIQUE DES FLUCTUATIONS DU SCALAIRE AU SEIN DE LA FLAMME. LA SECONDE PARTIE CONCERNE L'ALLUMAGE DANS LES MOTEURS A ESSENCE ET UNE APPLICATION DU MODELE A UN CAS CONCRET. L'INITIATION PROVOQUEE PAR UNE BOUGIE CONVENTIONNELLE SOUMISE A UN CHAMP AERODYNAMIQUE DONNE A ETE SIMULEE NUMERIQUEMENT. CES CALCULS AINSI QUE DES MESURES EXPERIMENTALES ONT MONTRE DES POSITIONS OPTIMALES DE LA BOUGIE PAR RAPPORT A L'ECOULEMENT PERMETTANT UN MEILLEUR DEBUT DE COMBUSTION EN MELANGE PAUVRE
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LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL PRESENTE UN NOUVEAU MODELE PERMETTANT DE DECRIRE LA PROPAGATION DE FLAMMES TURBULENTES PREMELANGEES. L'APPROCHE RETENUE CONSISTE A CALCULER LE TAUX DE DISSIPATION DES FLUCTUATIONS D'UN SCALAIRE (CONCENTRATION, TEMPERATURE) PAR UNE EQUATION DE TRANSPORT. ON MONTRE QUE LES EFFETS D'ETIREMENT A PETITE ECHELLE ET DE COURBURE LOCALE DU CHAMP DE CONCENTRATION SONT DES PHENOMENES PREDOMINANTS. DANS LE REGIME DES FLAMMELETTES, LE MODELE PERMET D'ABOUTIR A UNE EQUATION DE TRANSPORT POUR LA DENSITE DE SURFACE DE FLAMME ET A UNE NOUVELLE FORMULATION DU MODELE EDDY BREAK-UP. UNE REVISION DE LA MODELISATION DU FLUX DE DIFFUSION TURBULENTE POUR LE SCALAIRE A EGALEMENT ETE PROPOSEE. LA DONNEE D'UNE FONCTION DENSITE DE PROBABILITE (PDF) AU MOMENT DE L'ALLUMAGE NOUS A PERMIS DE REPRESENTER DE MANIERE SATISFAISANTE L'INITIATION DE LA COMBUSTION. LES COMPARAISONS AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX ISSUS DE CONFIGURATIONS DIFFERENTES ONT PERMIS DE VERIFIER LA REPONSE DU MODELE AUX CARACTERISTIQUES DE LA TURBULENCE ET A LA COMPOSITION DU MELANGE. ON EN DEDUIT LES RENSEIGNEMENTS CONCERNANT L'EVOLUTION DU NOMBRE DE SCHMIDT AINSI QUE L'ECHELLE DE TEMPS CARACTERISTIQUE DES FLUCTUATIONS DU SCALAIRE AU SEIN DE LA FLAMME. LA SECONDE PARTIE CONCERNE L'ALLUMAGE DANS LES MOTEURS A ESSENCE ET UNE APPLICATION DU MODELE A UN CAS CONCRET. L'INITIATION PROVOQUEE PAR UNE BOUGIE CONVENTIONNELLE SOUMISE A UN CHAMP AERODYNAMIQUE DONNE A ETE SIMULEE NUMERIQUEMENT. CES CALCULS AINSI QUE DES MESURES EXPERIMENTALES ONT MONTRE DES POSITIONS OPTIMALES DE LA BOUGIE PAR RAPPORT A L'ECOULEMENT PERMETTANT UN MEILLEUR DEBUT DE COMBUSTION EN MELANGE PAUVRE
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LA PROPAGATION D'UNE FLAMME PREMELANGEE TURBULENTE DANS UNE CHAMBRE DE COMBUSTION FERMEE EST ETUDIEE PAR L'APPROCHE FONCTION DENSITE DE PROBABILITE (PDF) DES VARIABLES FRACTION ET ENTHALPIE MASSIQUES. L'ALLUMAGE ET L'INTERACTION FLAMME-PAROI PEUVENT AINSI ETRE REPRESENTES EGALEMENT. LA RESOLUTION DE L'EQUATION POUR LA PDF JOINTE EST EFFECTUEE PAR UNE METHODE MONTE CARLO LAGRANGIENNE COUPLEE A UN CODE DE CALCUL EULERIEN. DEUX MODELES DE DIFFUSION TURBULENTE SONT PRESENTES ET ETUDIES : LE PREMIER SUPPOSE CLASSIQUEMENT UNE DIFFUSION DE TYPE GRADIENT ALORS QUE LE SECOND REPOSE SUR LA DISPERSION TURBULENTE LAGRANGIENNE DE PARTICULES. UNE ADAPTATION DE CE DERNIER, NECESSAIRE POUR LES ECOULEMENTS REACTIFS EST PROPOSEE. UN NOUVEAU MODELE DE MELANGE TENANT COMPTE DE LA PRESENCE EVENTUELLE DE FLAMMELETTES EST EGALEMENT PROPOSE. LE TEMPS CARACTERISTIQUE DE MELANGE EST CALCULE A PARTIR DE LA DISSIPATION SCALAIRE DONT L'EQUATION DE TRANSPORT ETABLIE DANS LE CADRE DE FLAMMELETTES EST GENERALISEE POUR DES FLAMMES PLUS EPAISSES. TROIS PROCESSUS DE TRANSFERTS THERMIQUES SONT PROPOSES AFIN DE DETERMINER LES FLUX DE CHALEUR PARIETAUX. LES DIVERS PROCESSUS STOCHASTIQUES SONT ETUDIES TOUT D'ABORD DANS UN CAS SIMPLE MONODIMENSIONNEL. DES CALCULS SONT MENES ENSUITE DANS UNE CONFIGURATION REELLE BIDIMENSIONNELLE. UNE DERNIERE ETUDE DEMONTRE LA FAISABILITE DE L'APPROCHE PDF DANS LES MOTEURS (A ALLUMAGE COMMANDE).
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Depuis quelques années, les modèles 0D trouvent un regain d'intérêt auprès des motoristes. En effet, ces modèles, fournissant aisément un comportement thermodynamique du moteur, peuvent être couplés avec des outils de contrôle moteur. Néanmoins, leur précision doit être augmentée, pour répondre aux enjeux technologiques actuels. Dans les moteurs à allumage commandé, la flamme turbulente prémélangée est modélisée comme un ensemble de flammelettes cohérentes entre elles. Cette approche généraliste nécessite un traitement particulier en proche paroi, motivé par une modification de la structure de flamme due aux couches limites thermique et cinématique. Ce présent travail propose des approches de modélisations 0D de la combustion, en proche paroi et dans la zone réactionnelle de la flamme. Pour modéliser la combustion en proche paroi, la flamme est scindée en une contribution en propagation libre, et une contribution en interaction avec les parois. Chaque contribution est divisée en une zone de transport, dans laquelle l'entraînement des gaz frais est décrit, et une zone de réaction, dans laquelle la réaction de combustion est modélisée. L'ajout d'une zone de réaction en interaction avec les parois permet de modéliser un gradient de température et une réaction de combustion ralentie en proche paroi. Pour modéliser la zone réactionnelle, une discrétisation de la flamme en N zones de réaction indépendantes est proposée. Une plage de fonctionnement moteur a été simulée avec nos approches de modélisation, afin de quantifier la variabilité des paramètres de calibration. Pour ce faire, les modèles sont calibrés sur chaque point de fonctionnement, par une méthode de minimisation de l'erreur quadratique moyenne sur la loi de dégagement d'énergie. Des corrélations aisées de paramètres de calibration peuvent être établies, en fonction de paramètres moteurs. Les résultats de simulations, obtenus à partir de ces corrélations, sont satisfaisants.
Author: Nicolas Fruchard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 200
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CE TRAVAIL PRESENTE UN MODELE D'ALLUMAGE D'UN MILIEU TURBULENT DANS LEQUEL LE CARBURANT ET L'AIR SONT PREALABLEMENT PARFAITEMENT MELANGES. LES CONDITIONS INITIALES RETENUES SONT PROCHES DE CELLES RENCONTREES DANS LES MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE. LE TEMPS CARACTERISTIQUE DE LA TURBULENCE ET LA DUREE DE L'ALLUMAGE AINSI QUE L'ECHELLE DE LA TURBULENCE ET L'ESPACE ENTRE LES ELECTRODES SONT SENSIBLEMENT DU MEME ORDRE DE GRANDEUR. IL Y AURA ALORS DE FORTES INTERACTIONS ENTRE LA TURBULENCE, LA CHIMIE ET L'APPORT D'ENERGIE. ELLES SERONT ETUDIEES PAR UNE APPROCHE BASEE SUR LES FONCTIONS DE DENSITE DE PROBABILITE (PDF). L'EQUATION D'EVOLUTION DE LA PDF DES VARIABLES THERMOCHIMIQUES, CONCENTRATION ET ENTHALPIE, EST RESOLUE PAR UNE METHODE DE MONTE-CARLO. TOUT D'ABORD QUELQUES RAPPELS GENERAUX SUR L'ALLUMAGE ET LA FORMATION DE LA FLAMME, L'AEROTHERMOCHIMIE ET L'APPROCHE FONCTION DE DENSITE DE PROBABILITE SONT EXPOSES. LE MEMOIRE PRESENTE ENSUITE UN MODELE D'ALLUMAGE ET SON COMPORTEMENT VIS-A-VIS DES VARIATIONS DE TURBULENCE, DE CONDITIONS THERMODYNAMIQUES INITIALES ET D'ENERGIE FOURNIE AU MELANGE. UN COUPLAGE DE CE MODELE A UN CODE DE CALCUL UTILISE POUR LES SIMULATIONS DE L'AERODYNAMIQUE INTERNE ET DE LA COMBUSTION DANS LES MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE CONSTITUE UN DES BUTS DE CE TRAVAIL. IL EST DONC EXPOSE, AINSI QU'UNE PREMIERE APPLICATION DANS UNE BOMBE A VOLUME CONSTANT DANS LAQUELLE REGNE UNE TURBULENCE HOMOGENE ET ISOTROPE. LES APPLICATIONS A UN MONOCYLINDRE NECESSITENT TOUT D'ABORD DES DONNEES EXPERIMENTALES COMPLEMENTAIRES, TELLES QUE DES MESURES DE TURBULENCE AU VOISINAGE DE LA BOUGIE ET DES MESURES D'ENERGIE D'ALLUMAGE. UNE FOIS CES MESURES REALISEES, DES CALCULS COMPLETS SUR PLUSIEURS POINTS DE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR SONT EXPOSES.
Author: Vincent Talon Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 349
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Les normes de pollution de plus en plus drastiques et les temps de développement des moteurs à combustion interne de plus en plus courts imposent d'utiliser des modèles embarqués pour le contrôle ainsi que pour l'étude paramétrique lors les phases de dimensionnement et d'optimisation. La modélisation physique 0-1D des moteurs à allumage commandé permet de prédire le remplissage et le déroulement de la combustion aussi bien en phase stationnaire que transitoire avec un excellent niveau de fiabilité et de corrélation par rapport aux essais tout en respectant les contraintes de pas de calcul permettant de réaliser des simulations en temps réel. Deux grands thèmes ont été abordés : La modélisation de l'acoustique des tubulures : - Nouveau modèle bondgraph d'acoustique basé sur l'approche de Godunov et de Roe - Méthode pour prendre en compte les conditions aux limites - Modèle 0D de turbocompresseur (avec approximation des champs compresseur et turbine) La modélisation de la combustion : - Modèle de Wiebe en formulation bondgraph (avec une méthode d'identification) - Modèle Eddy Burn Up en formulation bondgraph (avec une méthode d'identification) - Deux nouvelles méthodes de prise en compte de la variation cyclique
Author: Thierry Mantel
Author: Thierry Mantel
Author: Fabienne Galzin
Author: Leslie Kaprielian
Author: Nicolas Fruchard
Author: Groupement scientifique moteurs. Colloque
Author: Vincent Talon
Author: Groupement scientifique moteurs. Colloque
Author: Philippe Arquès
Author: Bernard Salé
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