CONTRIBUTION A LA MODELISATION DE LA TURBULENCE DANS LES MOTEURS PDF Download
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NOTRE TRAVAIL A EU POUR OBJET LA MODELISATION DES TENSIONS DE REYNOLDS A UN POINT. NOUS AVONS POUR OBJECTIF UNE AMELIORATION DE LA PREDICTION DES ECOULEMENTS TURBULENTS DE TYPE INDUSTRIEL, EN PARTICULIER LES ECOULEMENTS DANS LES CHAMBRES DE COMBUSTION DES MOTEURS A PISTON. NOUS AVONS REALISE DEUX MODELES DE TURBULENCES. LE PREMIER EST UN MODELE K-EPSILON ANISOTROPE, LA METHODE DEVELOPPEE EST NOUVELLE, BASEE SUR DES RESULTATS MATHEMATIQUES DE PORTEE GENERALE SPECIALEMENT MISE EN UVRE POUR CE TRAVAIL. LE SECOND MODELE REQUIERT LE TRANSPORT DE TROIS GRANDEURS SCALAIRES: L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE, LA DISSIPATION TURBULENTE ET LE CISAILLEMENT TURBULENT TOTAL. CETTE DERNIERE GRANDEUR CONFERE AU MODELE SON ORIGINALITE DANS LA MESURE OU C'EST LA PREMIERE FOIS QU'ELLE EST MISE EN UVRE DANS UN MODELE DE TURBULENCE. LA DIFFICULTE DE FERMETURE DE L'EQUATION DE TRANSPORT DU CISAILLEMENT TURBULENT TOTAL RESIDE DANS LE TERME DE PRODUCTION DE CETTE GRANDEUR. LA VALIDATION DE CES MODELES A ETE REALISEE SUR PLUSIEURS ECOULEMENTS BIDIMENSIONNELS ET TRIDIMENSIONNELS. LES RESULTATS OBTENUS SONT ENCOURAGEANTS ET MONTRENT UN BON ACCORD AVEC L'EXPERIENCE
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NOTRE TRAVAIL A EU POUR OBJET LA MODELISATION DES TENSIONS DE REYNOLDS A UN POINT. NOUS AVONS POUR OBJECTIF UNE AMELIORATION DE LA PREDICTION DES ECOULEMENTS TURBULENTS DE TYPE INDUSTRIEL, EN PARTICULIER LES ECOULEMENTS DANS LES CHAMBRES DE COMBUSTION DES MOTEURS A PISTON. NOUS AVONS REALISE DEUX MODELES DE TURBULENCES. LE PREMIER EST UN MODELE K-EPSILON ANISOTROPE, LA METHODE DEVELOPPEE EST NOUVELLE, BASEE SUR DES RESULTATS MATHEMATIQUES DE PORTEE GENERALE SPECIALEMENT MISE EN UVRE POUR CE TRAVAIL. LE SECOND MODELE REQUIERT LE TRANSPORT DE TROIS GRANDEURS SCALAIRES: L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE, LA DISSIPATION TURBULENTE ET LE CISAILLEMENT TURBULENT TOTAL. CETTE DERNIERE GRANDEUR CONFERE AU MODELE SON ORIGINALITE DANS LA MESURE OU C'EST LA PREMIERE FOIS QU'ELLE EST MISE EN UVRE DANS UN MODELE DE TURBULENCE. LA DIFFICULTE DE FERMETURE DE L'EQUATION DE TRANSPORT DU CISAILLEMENT TURBULENT TOTAL RESIDE DANS LE TERME DE PRODUCTION DE CETTE GRANDEUR. LA VALIDATION DE CES MODELES A ETE REALISEE SUR PLUSIEURS ECOULEMENTS BIDIMENSIONNELS ET TRIDIMENSIONNELS. LES RESULTATS OBTENUS SONT ENCOURAGEANTS ET MONTRENT UN BON ACCORD AVEC L'EXPERIENCE
Author: Bruno Dillies Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 245
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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
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La modélisation dite "bi-couche" est un concept relativement nouveau. Elle consiste à scinder l'écoulement turbulent en deux couches et à modéliser la zone près de la paroi à l'aide d'un modèle simplifié ; par ailleurs, on utilise un modèle d'ordre élevé pour la zone externe. Cette approche, déjà expérimentée en convection forcée, prédit une meilleure physique de l'écoulement pariétal, mais permet aussi une réduction considérable de l'effort de calcul. Nous nous efforçons dans ce travail à développer d'avantage ce concept. Notre contribution sur l'analyse de la couche limite en convection natuelle se base sur les résultats récents des DNS des écoulements dans un canal ainsi que sur l'expérience de la couche limite sur une paroi verticale. Un modèle simplifié de la turbulence en zone pariétale est ainsi mise au point. Par la suite, le modèle développé est combiné avec un modèle de type k-ε bas-Reynolds dans une approche "bi-couche" pour la simulation de diverses configurations simples.
Author: Olivier Metais Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3662089750 Category : Science Languages : en Pages : 312
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Numerical large-eddy simulation techniques are booming at present and will have a decisive impact on industrial modeling and flow control. The book represents the general framework in physical and spectral space. It also gives the recent subgrid-scale models. Topics treated include compressible turbulence research, turbulent combustion, acoustic predictions, vortex dynamics in non-trivial geometries, flows in nuclear reactors and problems in atmospheric and geophysical sciences. The book addresses numerical analysts, physicists, and engineers.
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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: Thierry Baritaud Publisher: Editions TECHNIP ISBN: 9782710807711 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 212
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With an increasingly challenging commercial environment, and the need imposed by safety principles to reduce both fuel consumption and pollutant emissions, the development of new engines can now benefit from the advances of computational fluid dynamics. Engine CFD is a most challenging simulation problem. This is caused by the spread of time and space scales, the excursion amplitude of most parameters, the high quasi-cyclic unstationarity of engine flows, the importance of minor geometry details, the number of physical and chemical processes including turbulent combustion and multi-phase flows to model. However, engine CFD has now reached a state where it has become a widely used tool, not only for engine understanding, but also increasingly for engine design. Undoubtedly, laser diagnostics in optical access engines have also brought significant help.Contents: 1. State of the art of multi-dimensional modeling of engine reacting flows. 2. Simulation of the intake and compression strokes of a motored 4-valve SI engine with a finite element code. 3. A parallel, unstructured-mesh methodology for device-scale combustion calculations. 4. Large-eddy simulation of in-cylinder flows. 5. Simulation of engine internal flows using digital physics. 6. Automatic block decomposition of parametrically changing volumes. 7. Developments in spray modeling in diesel and direct-injection gasoline engines. 8. Cyto-fluid dynamic theory of atomization processes. 9. Influence of the wall temperature on the mixture preparation in DI gasoline engines. 10. Simulation of cavitating flows in diesel injectors. 11. Recent developments in simulations of internal flows in high pressure swirl injectors. 12. 3D simulation of DI diesel combustion and pollutant formation using a two-component reference fuel. 13. Modeling of NOx and soot formation in diesel combustion. 14. Multi-dimensional modeling of combustion and pollutants formation of new technology light duty diesel engines. 15. 3D modeling of combustion for DI-SI engines. 16. Combustion modeling with the G-equation. 17. Multi-dimensional modeling of the aerodynamic and combustion in diesel engines. 18. CFD aided development of a SI-DI engine. 19. CFD engine applications at FIAT research centre. 20. Application of a detailed emission model for heavy duty diesel engine simulations. 21. CFD based shape optimization of IC engine.
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LA RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS BIDIMENSIONNELLES ET INSTATIONNAIRES DE NAVIER-STOKES, SOUS FORME FONCTION DE COURANT-TOURBILLON EST EFFECTUEE PAR UNE METHODE AUX DIFFERENCES FINIES DU SECOND ORDRE ET POUR DEUX TYPES D'ECOULEMENTS CISAILLES: SILLAGES ET COUCHES DE MELANGE. RESULTATS CONCERNANT UNE VISUALISATION RALENTIE DU COMPORTEMENT DES CHAMPS DE TOURBILLON ET DE VITESSE, L'ETUDE DU DEVELOPPEMENT SPATIOTEMPOREL D'INSTABILITES DANS UNE COUCHE CISAILLEE AINSI QUE LA MISE EN EVIDENCE D'UN EFFET MODERATEUR DE LA TURBULENCE DANS UN MELANGE EN REGIME DE TRANSITION, SOUMMIS A UNE EXCITATION SUR SON MODE PROPRE DE PERTURBATION. SCHEMA DE CALCUL PRECIS POUR LA PRESSION
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L'ETUDE PRESENTEE PORTE SUR L'EVOLUTION DES ECOULEMENTS TURBULENTS HOMOGENES A FAIBLE NOMBRE DE MACH SUBISSANT UNE COMPRESSION. L'OBJECTIF EST, D'UNE PART, DE FOURNIR DES DONNEES EXPERIMENTALES NOUVELLES ET, D'AUTRE PART, DE PROPOSER UNE MODELISATION DES PHENOMENES OBSERVES. CETTE ETUDE S'APPLIQUE EN PARTICULIER AUX ECOULEMENTS INTERNES DANS LES CHAMBRES DE COMBUSTION DES MOTEURS A PISTON. LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL UTILISE PERMET DE CREER UNE TURBULENCE EN DEPLACANT UNE GRILLE DANS UN CYLINDRE ET DE COMPRIMER CELLE-CI PAR DEPLACEMENT D'UN PISTON. LES MESURES SONT REALISEES PAR ANEMOMETRIE LASER A EFFET DOPPLER. LA VITESSE MOYENNE ET LA VARIANCE DES FLUCTUATIONS SONT DEDUITES DE MOYENNES D'ENSEMBLE PORTANT SUR 500 REALISATIONS POUR CHAQUE POINT DE MESURE. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT, QU'AU CENTRE DE LA CHAMBRE ET EN L'ABSENCE DE COMPRESSION, LA TURBULENCE EST QUASIMENT HOMOGENE ET DECLINE SUIVANT UNE LOI DE PUISSANCE DU TEMPS. ILS PERMETTENT DE VERIFIER, QU'EN L'ABSENCE DE TURBULENCE INITIALE, LA COMPRESSION CREE UN ECOULEMENT QUASIMENT LAMINAIRE ET UNIFORME. LORSQUE LA TURBULENCE EST COMPRESSEE, LES MESURES SONT ANALYSEES DANS UN REPERE SUIVANT LE MOUVEMENT MOYEN. LES RESULTATS MONTRENT QUE L'HOMOGENEITE DE LA TURBULENCE EST RELATIVEMENT BIEN CONSERVEE ET QUE LA COMPRESSION AMPLIFIE L'ENERGIE CINETIQUE MASSIQUE DE LA TURBULENCE AINSI QUE SON TAUX D'ANISOTROPIE. UN MODELE POUR LA TURBULENCE HOMOGENE ISOTROPE SUBISSANT UNE COMPRESSION ISOTROPE EST PROPOSE. CE MODELE FAIT L'HYPOTHESE, VALABLE A PETIT NOMBRE DE MACH, QUE LE CHAMP DE VITESSE FLUCTUANTE RESTE A DIVERGENCE NULLE. IL REND COMPTE DE DEUX EFFETS ESSENTIELS: L'EFFET DE REDUCTION DE VOLUME QUI PEUT ETRE CALCULE EXACTEMENT EN UTILISANT UNE TRANSFORMATION SUR LES VARIABLES DE TEMPS ET D'ESPACE ET L'EFFET DES VARIATIONS DE VISCOSITE CINEMATIQUE. CE SECOND EFFET, QUI EST IMPORTANT LORSQUE LA COMPRESSION EST RAPIDE RELATIVEMENT AU DECLIN DE LA TURBULENCE INITIALE, PROVOQUE L'APPARITION D'UN ECART ENTRE LE FLUX D'ENERGIE DES GRANDES VERS LES PETITES ECHELLES TURBULENTES ET LE TAUX DE DISSIPATION. CE PHENOMENE EST DECRIT PAR UNE EQUATION D'EVOLUTION POUR CES DEUX QUANTITES. LE MODELE OBTENU QUI COMPREND TROIS EQUATIONS PERMET DE REPRODUIRE DES RESULTATS OBTENUS PAR SIMULATION NUMERIQUE DIRECTE. DANS LE CAS OU LA COMPRESSION EST AXIALE, CES IDEES SONT REPRISES POUR CORRIGER DES MODELES USUELS DE CALCUL DU TENSEUR DE REYNOLDS. ON MONTRE EN PARTICULIER QUE LA PRISE EN COMPTE DES EFFETS DES VARIATIONS DE VISCOSITE AMELIORE LES PREDICTIONS DE L'ENERGIE CINETIQUE D'ENVIRON 10% POUR LES CAS EXPERIMENTAUX PRESENTES
Author: CHARLES.. LECA
Author: CHARLES.. LECA
Author: Bruno Dillies
Author: John A. Dutton
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