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Modélisation thermique des moteurs - Modélisation de la combustion

Article de référence | Réf : BM2903 v1

Modélisation thermique des moteurs - Simulations numériques

Auteur(s) : Alain ALEXANDRE, Ludovic TOMASELLI

Date de publication : 10 avr. 2007

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RÉSUMÉ

Cet article porte sur la modélisation thermique des moteurs et plus principalement sur les simulations numériques. Dans un premier temps, les conditions limites liées au frottement sont ainsi évoquées, et l’ensemble de l’architecture logicielle globale est prise en compte (flux thermiques et liens informatiques entre modèles). L’exploitation des simulations informatiques, notamment les simulations des écoulements, de la combustion et de l’intégration du modèle de combustion au modèle d’architecture, sont ensuite présentées. Pour terminer, une analyse physico-chimique des alliages magnétiques doux industriels est proposée (modèle simplifié, constantes électromagnétiques, imperfections des alliages, etc).

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ABSTRACT

This article deals with the thermal modeling of engines and, more specifically, with digital simulations. It begins by presenting friction boundary conditions and the global software architecture (thermal flows and computing links between models). The exploitation of computer simulation, and notably simulations of flows, combustion and of the integration of the combustion model in the architecture model are then presented. In conclusion a physico-chemical analysis of industrial soft magnetic alloys (simplified model, electromagnetic constants, alloy imperfections, etc.) is presented.

Auteur(s)

Alain ALEXANDRE : Responsable Analyse Système au laboratoire d’Études Thermiques de l’ENSMA
Ludovic TOMASELLI : Ingénieur Adaptation Moteur chez PSA Peugeot Citroën

INTRODUCTION

Le dossier Analyse des transferts énergétiques dans les moteurs automobiles porte sur la phénoménologie des transferts thermiques dans les moteurs à combustion interne. Son prolongement Modélisation thermique des moteurs- Outils numériques généraux décrit la modélisation du moteur dans son intégralité à l’exception des conditions limites : les flux transmis aux parois par la combustion (traité en Modélisation thermique des moteurs- Modélisation de la combustion ) et les flux générés par frottement. Rappelons que le but final de cette série est une modélisation énergétique globale d’un moteur Diesel permettant de mettre en situation un moteur complet muni de ses boucles de refroidissement. Ce modèle, associé à un profil de mission et à un environnement externe en température, doit permettre de simuler l’évolution temporelle thermique du moteur ainsi que sa consommation en carburant pour une architecture et un pilotage des boucles de refroidissement donnés.

Le présent dossier va donc s’attacher à présenter en premier lieu les conditions limites liées au frottement puis à bâtir à l’aide du concept nodal un réseau thermique et fluidique global permettant de faire des simulations centrées soit sur la combustion, soit sur l’analyse des flux thermiques transitant dans le moteur et plus généralement des simulations mettant en situation le moteur dans son intégralité. Sont alors accessibles toutes les grandeurs énergétiques concernant un groupe motopropulseur, à savoir : les débits fluides dans chacun des circuits, la température en tout point des parois et des fluides, les flux échangés sur toute surface, et, ce qui est nouveau dans une telle approche, la consommation instantanée du moteur.

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - HABSCHI (F.) - Étude expérimentale et numérique des transferts de chaleur en contact lubrifié localisé en vue d’une application aux moteurs. - Thèse de Doctorat de l’Université de Paris VI (1992).
(2) - TOMASELLI (L.) - Amélioration de la consommation et de la dépollution des moteurs thermiques automobiles par optimisation des systèmes de refroidissement. - Thèse de Doctorat de l’Université de Poitiers (2000).

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - ARCHITECTURE LOGICIELLE GLOBALE

1.1 - Flux thermique moyen sur le cycle entre parois de chambre et gaz de combustion
1.2 - Flux thermique moyen sur le cycle généré par les frottements piston/segments/cylindre
1.3 - Liens informatiques entre modèles

2 - EXPLOITATION DES SIMULATIONS INFORMATIQUES

2.1 - Simulation des écoulements
2.2 - Simulation de la combustion

$Comparaison des diagrammes numérique et expérimental de la fraction brûlée à 4 000 tr/min pleine charge pour un moteur Diesel HDi DW10ATED$
2.3 - Simulations d’exploitation du modèle de combustion
2.4 - Simulation de l’intégration du modèle de combustion au modèle d’architecture
2.5 - Simulations d’exploitation du modèle d’architecture