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Développement et validation d'un modèle eulérien en vue de la simulation des jets de carburants dans les moteurs à combustion interne

Truchot, Benjamin. Développement et validation d'un modèle eulérien en vue de la simulation des jets de carburants dans les moteurs à combustion interne. PhD, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2005

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Official URL: http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000310/

Abstract

L'objectif de ce travail est de développer un modèle diphasique eulérien permettant de mieux prédire les jets de carburant dans les moteurs à combustion interne, en particulier la zone dense près des injecteurs. En effet, les modèles lagrangiens utilisés traditionnellement ne sont valables que pour des écoulements dispersés à faible fraction volumique de liquide, ce qui est incompatible avec les technologies moteurs actuelles utilisant une injection directe de carburant dans la chambre de combustion. Plusieurs approches eulériennes sont disponibles dans la littérature. Les phénomènes physiques se déroulant près de l'injecteur et les caractéristiques de chacune des approches ont permis de retenir un modèle à deux fluides et deux pressions. La dérivation du modèle a fait apparaître de nombreux termes ouverts : échanges entre phases et correlations turbulentes. Des fermetures ont été proposées pour chacun de ces termes. La fermeture des termes d'échanges utilise l'hypothèse de gouttes sphériques, tandis qu'une approche RANS est adoptée pour la modélisation des phénomènes turbulents. Ce modèle a été implanté dans le code de calcul 3D de l'IFP, IFP-C3D. De nombreux tests numériques et de nombreuses validations analytiques (monophasiques et diphasiques) ont ensuite été réalisés afin de s'assurer de l'implantation correcte des équations et de la prédictivité du modèle et des fermetures adoptées. D'autre part, les modifications du modèle de turbulence dans la phase gazeuse ont nécessité des validations supplémentaires aussi bien dans le gaz (écoulement derrière une marche) que dans le liquide (jet cylindrique) avant une validation du modèle complet sur une couche de mélange diphasique. Enfin, des tests d'injection ont été réalisés dans des conditions similaires à celles des moteurs dans l'objectif de s'assurer de la faisabilité des calculs moteurs à l'aide de l'approche eulérienne développée d'une part, et de la compatibilité du modèle avec le calcul moteur (prise en compte de mouvement de parois : piston, soupapes) d'autre part.

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution: Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT
Laboratory name:
Research Director:
Magnaudet, Jacques
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