Etude et modélisation des ondes de pression dans les géométries complexes. Application à la simulation du fonctionnement d’un Moteur à Combustion Interne - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2003

Study and modelling of pressure waves in complex geometrical design. Application to the simulation of an Internal Combustion Engine behaviour.

Etude et modélisation des ondes de pression dans les géométries complexes. Application à la simulation du fonctionnement d’un Moteur à Combustion Interne

Résumé

This thesis deals with pressure waves propagation in inlet and exhaust systems of internal combustion engines. They consist of tubular elements connected to each other by different type of singularities (elbow, junction, manifold, throttle valve...) which affect the form of the waves generated by the valves opening and closing. The methodology implemented to understand and analyse the phenomena consists in improving SELENDIA code (developed in the laboratory) which simulates a complete engine behaviour. The objective is to replace the filling-and-emptying modelling used for inlet and exhaust systems by a one dimensional modelling. The first step is the choice of a numerical scheme to solve the gas dynamics equations for the application being investigated. Then, each singularity is characterised by a study with the use of a CFD code and by an experimental validation on a shock-tube. All the models are included in the complete engine simulation code. The validation of the whole procedure is carried out by comparison with measurements from a test engine, instrumented specifically for this study. The resulting code can be used as a means of analysis of the phenomena observed on test bench, but also for design and optimisation of internal combustion engines.
Cette thèse traite des phénomènes de propagation des ondes de pression dans les systèmes d’admission et d’échappement des moteurs à combustion interne. Ces derniers sont constitués d’éléments tubulaires reliés entre eux par différents type de singularités (coude, jonction, collecteur, boîtier papillon,…) qui affectent la forme des ondes engendrées par l’ouverture et la fermeture des soupapes. La démarche mise en œuvre pour comprendre et analyser les phénomènes observés consiste à améliorer le logiciel SELENDIA (développé au laboratoire) simulant le fonctionnement d’un moteur complet. L’objectif est de remplacer la méthode de vidange remplissage pour les systèmes d’admission et d’échappement par une modélisation unidimensionnelle. La première étape repose sur la détermination du schéma numérique le mieux adapté à la résolution des équations de la dynamique des gaz. Puis, chacune des singularités est caractérisée par une étude au moyen d’un code de calcul CFD accompagnée d’une validation expérimentale sur un tube à chocs. L’ensemble des modèles développés est ensuite intégré au sein du logiciel de simulation du fonctionnement des moteurs. La validation de toute la procédure est finalement réalisée par comparaison avec des mesures effectuées sur un moteur test, instrumenté spécifiquement pour cette étude. Le logiciel ainsi obtenu se présente comme un moyen d’analyse des phénomènes observés au banc d’essais, mais aussi d’assistance à la conception et à l’optimisation des moteurs à combustion interne.
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Dates et versions

tel-01207534 , version 1 (01-10-2015)

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  • HAL Id : tel-01207534 , version 1

Citer

David Chalet. Etude et modélisation des ondes de pression dans les géométries complexes. Application à la simulation du fonctionnement d’un Moteur à Combustion Interne. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Ecole Centrale de Nantes (ECN), 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01207534⟩
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