SIGLE

Développement de modèles pour la SImulation aux Grandes échelles des jets de carburants LiquidEs dans les moteurs à combustion interne

Résumé

Bien que de nombreux outils de simulation tridimensionnelle existent, et sont largement utilisés dans l'industrie automobile, ceux-ci sont limités à une approche moyennée de type RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) qui ne permet de simuler qu'un cycle moyen correspondant à un point de fonctionnement stabilisé. Or, L'avènement de nouveaux modes de combustion, tels que les procédés HCCI et CAI, ou l'injection directe du carburant liquide dans les chambres de combustion, peuvent faire apparaître des variabilités cycliques importantes qui ne sont pas accessibles aux méthodes RANS décrites précédemment.

Le projet SIGLE propose de développer des modèles permettant de simuler des jets de carburants liquides dans des conditions typiques d'un moteur à piston. Ces modèles seront en rupture avec l'approche utilisée actuellement (c-à-d RANS), et basés sur la Simulation aux Grandes Échelles (SGE, ou LES en anglais). Celle-ci est par nature adaptée à la simulation d'instationnarités hautes fréquences, permettant ainsi d'agrandir le champ d'application de la simulation moteur à la prédiction de l'apparition de variations cycliques, et de contribuer ainsi à la limitation de leur impact sur les émissions et la consommation des moteurs à piston dès la phase de conception.

Pour parvenir à l'objectif de ce projet, tout en maîtrisant les risques, deux méthodes de modélisation seront étudiées : la première est de nature lagrangienne et consiste à décrire les jets par des particules discrètes; la deuxième est basée sur un formalisme eulérien dans lequel les particules constituant les jets sont assimilées aux molécules d'un gaz. Les développements de modèles s'accompagneront par des simulations numériques directes afin d'aider à la fermeture des différents sous-modèles, et des validations académiques sur des cas bien documentés. Les deux méthodes seront évaluées sur des cas d'injection en cellule pressurisée afin de déterminer l'approche la plus aboutie pour l'appliquer ensuite sur des cas moteur à injection directe.

Ce projet d'une durée de 36 mois (à partir d'avril 2008) a bénéficié d'une aide de l' Agence Nationale de la Recherche .