Modelisation globale des echanges thermiques dans un compartiment moteur de vehicule automobile

• Auteur / Autrice : STEPHANIE SENNE
• Direction : Denis Clodic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

Le compartiment moteur est de plus en plus encombre, l'evolution du style tend a reduire la longueur du vehicule et les sources de chaleur sont en nombre grandissant dans un environnement dont la ventilation est tres limitee. Aussi, des problemes de tenue en temperature des materiaux ou de dysfonctionnement de certains composants sont de plus en plus frequents. Pour les prevenir, il est imperatif de pouvoir estimer les temperatures atteintes par les differents elements. Actuellement, le comportement thermique d'un compartiment moteur de vehicule automobile peut etre partiellement evalue de deux facons : par les essais et par les calculs tridimensionnels detailles. Or, chacune de ces methodes est longue et couteuse. Les besoins des bureaux d'etude font apparaitre la necessite d'un outil d'aide a la conception permettant d'obtenir les temperatures des composants critiques du sous capot dans des scenarios thermiques donnes, des temps de reponse relativement faibles et avec une precision suffisante. Cet outil doit etre capable d'integrer tous les phenomenes thermiques et etre suffisamment souple pour etre utilise dans les differentes configurations geometriques et thermiques possibles. L'approche proposee est fondee sur l'analyse fonctionnelle et thermique du compartiment moteur, l'adaptation de modeles simples et l'utilisation de donnees experimentales disponibles au moment du developpement telles que la repartition de puissance de combustion dans les differents circuits. Le modele de bilans thermiques developpe s'appuie sur les principes des methodes globales classiques associes a ceux de la methode du nombre d'unites de transfert pour les echangeurs de chaleur. L'analyse thermique du compartiment moteur met en evidence les phenomenes essentiels dans l'etablissement de l'equilibre des temperatures des elements et, pour chaque element, l'ensemble des echanges de chaleur est recense. Les elements internes au sous-capot sont ainsi structures et des bilans thermiques lies a leur fonctionnement leur sont associes. Les calculs des champs de vitesse et de temperature sont decouples. Le champ de vitesse de l'air est obtenu par la moyenne d'un calcul tridimensionnel detaille existant ou par un calcul realise sur geometrie simplifiee avec un maillage grossier. Le calcul des echanges radiatifs necessite egalement un pre-traitement : les facteurs de transfert sont estimes entre les formes simplifiees des elements du compartiment moteur. Les resultats obtenus par le logiciel tsc (thermique sous capot) sont compares, de maniere satisfaisante, aux valeurs numeriques moyennees de calculs fluent et a des mesures experimentales, sur plusieurs configurations de vehicule.