Vélocimétrie par images de particules (PIV) pour le diagnostic d'écoulements dans la boucle d'air automobile - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Vélocimétrie par images de particules (PIV) pour le diagnostic d'écoulements dans la boucle d'air automobile

Résumé

As part of the new standards on automotive fuel consumption and pollution, SIMBA project brings together several automotive air loop supplier around a common goal : to develop a simulation tool of the automotive air loop which takes into account the interactions between components, and will enable to improve performance of the whole system. In this project, FEMTO-ST institute was in charge to perform flow measurements (temperature, pressure, velo- city, gas concentration and particle size) in the air loop. The aim is to provide a database giving the boundary conditions to use in the numerical tool, and also to make comparisons between numerical results and experi- mental ones. This thesis focuses on PIV velocities measurements in the air loop under real conditions on an industrial engine test bench. The first part presents a versatile solution for PIV measurements which is suitable to carry out measurements in the ducts of the intake, the EGR and the exhaust. For the intake manifold, a specific solution was developed to characterize simultaneously its eight runners. It required the development of complex optical devices which allowed to generate laser sheets into the runners, and to visualize particles fields by the mean of two cameras. The second part concerns data and image processing. Python coded PIV software that deals with experiments specific constraints is presented. It was tested and validated to justify its use in the experimental conditions of the study. The last section presents results obtained during this study. Results are also associated with those from other experimental measurements (pressure and temperature), as well as with results from numerical simulations.
Dans le cadre des nouvelles normes concernant la consommation et la pollution liées aux véhicules auto- mobiles, le projet SIMBA réunit différents équipementiers de la boucle d'air automobile, et a pour objectif de développer un outil de simulation globale de cette dernière. Le but de cet outil est de prendre en compte les interactions entre les composants et ainsi pouvoir améliorer les performances de tout le système. La contribution de l'institut FEMTO-ST à ce projet est de réaliser des mesure fluidiques dans la boucle d'air : température, pression, vitesse ou encore concentration de gaz et taille de particules. Ces mesures alimentent une base de données donnant les conditions limites à injecter dans le code de calcul, et permettant aussi de réaliser des comparaisons avec les résultats du calcul numérique. Cette thèse porte plus spécifiquement sur la mesure de vitesses par PIV dans la boucle d'air en conditions réelles sur un banc moteur industriel. La première partie présente une solution versatile de mesure par PIV adaptée à des mesures dans les conduits d'admission, de retour EGR et d'échappement. Une solution spéci- fique a été développée afin de caractériser simultanément les huit tubulures du répartiteur d'admission. Cela a nécessité la mise en place de systèmes optiques relativement complexes pour la génération des nappes laser dans les tubulures, et aussi pour l'observation des champs de particules par deux caméras. La seconde partie porte sur le traitement des données et des images issues des essais. Un code de PIV développé en Python afin de s'adapter aux contraintes spécifiques des expériences réalisées y est présenté. Il a été testé et validé pour justifier son utilisation dans les conditions expérimentales de l'étude. La dernière partie expose des résultats obtenus par la technique mise en place. Ces derniers sont également associés à ceux issus d'autres mesures expérimentales (pression et température), ainsi qu'à des résultats de simulations numériques.
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Dates et versions

tel-00978193 , version 1 (13-04-2014)

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  • HAL Id : tel-00978193 , version 1

Citer

Dimitri Bonnet. Vélocimétrie par images de particules (PIV) pour le diagnostic d'écoulements dans la boucle d'air automobile. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Université de Franche-Comté, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00978193⟩
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