Modélisation des écoulements pulsés dans les lignes d'admission et d'échappement des moteurs thermiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

Modelling of non-steady flows in the intake and exhaust systems of Internal Combustion Engines

Modélisation des écoulements pulsés dans les lignes d'admission et d'échappement des moteurs thermiques

Résumé

The 1D simulation is becoming increasingly an important step of the development process and technical improvement of Internal Combustion Engines. During works on atmospheric engines with small displacement, important differences about air-filling, between the results obtained with tests bench and those with 1D simulations led to question and improve 1D models and modelling of various engine components: flows in the cylinder and the valves during the valve overlap; propagation of pressure waves in highly 3-dimensional geometries (mufflers, air boxes); ... To do this, the results obtained by cylinder head flow tests bench, shock tubes, as well as those of engine bench were compared with 1D simulations results, and studied. Different assumptions and modelling methodologies were compared and evaluated, both on instant readings than for averaged values over an entire engine cycle. The purpose is to be able to design engine predictive models (a difference, less than 5%). Some approximations of 1D codes have been reached their limits. It appears that it is important to realize experiments in adequacy to simulation phenomena. As a consequence, the differences between testing and calculations in 1D ranges values quite tolerable, less than 4% in the majority.
La simulation 1D s’impose de plus en plus comme un élément incontournable du processus d’élaboration et de mise au point des Moteurs à Combustion Interne. Lors de travaux sur des moteurs de petites cylindrées atmosphériques, de forts écarts notamment sur le remplissage, entre les résultats obtenus au banc d’essais et lors de simulations 1D ont mené à des remises en causes des modèles et des modélisations 1D de différents éléments du moteur : écoulements dans le cylindre et aux soupapes lors du croisement des soupapes ; propagation d’ondes de pression dans des géométries fortement 3D (silencieux, boîtes à air) ; … Pour cela, des comparaisons de résultats obtenus en soufflerie culasse, tubes à chocs, ainsi qu’au banc moteur avec ceux des simulations 1D ont été étudiées. Différentes hypothèses et méthodologies de modélisation ont été confrontées et évaluées, aussi bien sur des relevés instantanés que pour des valeurs moyennées sur un cycle moteur entier. La finalité étant de pouvoir concevoir des modèles prédictifs (à 5% près). Certaines limites et approximations des codes 1D ont été mises en évidences. Il en est ressorti que d’une grande rigueur dans la mise en place et la réalisation des phases expérimentales, associée à des modélisations plus fidèles dans les représentations géométriques et physiques des systèmes étudiés permettaient de contenir les écarts entre essais et calculs 1D dans des plages de valeurs tout à fait tolérables, inférieurs à 4% dans la grande majorité.
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Dates et versions

tel-01363695 , version 1 (11-09-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01363695 , version 1

Citer

N.-I. Hatat. Modélisation des écoulements pulsés dans les lignes d'admission et d'échappement des moteurs thermiques. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Ecole Centrale de Nantes (ECN), 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01363695⟩
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