Bibliographie & annexes
Présentation
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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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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain ALEXANDRE : Responsable Analyse Système au laboratoire d’Études Thermiques de l’ENSMA
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Ludovic TOMASELLI : Ingénieur Adaptation Moteur chez PSA Peugeot Citroën
INTRODUCTION
Le dossier porte sur la phénoménologie des transferts thermiques dans les moteurs à combustion interne. Son prolongement décrit la modélisation du moteur dans son intégralité à l’exception des conditions limites : les flux transmis aux parois par la combustion (traité en ) 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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Conclusion
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2. Exploitation des simulations informatiques
La modélisation sur base du concept nodal du moteur Diesel DW10ATED fait intervenir deux parties. La première décrit le comportement thermique de l’architecture moteur et de ses systèmes de refroidissement et de lubrification . Elle inclut le calcul des aspects hydrauliques liés au système de refroidissement thermique du groupe motopropulseur (GMP). La seconde simule la combustion et permet le calcul des flux de frottements piston/segments/cylindre.
Afin d’exploiter la démarche numérique proposée, il est nécessaire de confronter les résultats numériques à des données expérimentales. Compte-tenu de la complexité de l’outil de simulation, la confrontation avec l’expérience s’articule en trois étapes. La première consiste à valider les résultats liés au modèle hydraulique du circuit de refroidissement. La seconde concerne la validation du modèle de combustion et enfin la dernière concerne les aspects thermiques transitoires et établis du GMP permettant de corréler le couplage entre les modèles d’architecture et de combustion.
2.1 Simulation des écoulements
Le débit de refroidissement dans les différentes branches du circuit de refroidissement ne dépend, dans le modèle, que du régime de la pompe à eau, donc du moteur, et de la position du thermostat. Une comparaison avec l’expérience des différents débits obtenus peut se concevoir pour deux positions extrêmes du thermostat (ouvert et fermé). La comparaison des débits simulation/expérience, obtenus pour ces deux positions, est donnée figure 5.
La construction des conductances de pertes de charge utilisées dans le modèle est basée essentiellement sur l’utilisation de données constructeurs issues d’essais de mesures de perméabilité hydraulique. Elle conduit à une très bonne qualité de la corrélation. D’une manière globale, l’erreur est inférieure à 5 %. Elle est plus importante pour les petits débits comme ceux circulant dans les branches de dégazage moteur ou radiateur où elle atteint 12 %, cela étant dû à la très forte sensibilité des ces branches aux...
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BIBLIOGRAPHIE
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(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).
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(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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