Modelisation energetique et amelioration des performances d'un moteur stirling a piston libre et deplaceur cinematique, destine a la production d'electricite

par NASSER SERAJ MEHDIZADEH

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Pascal Stouffs.

Soutenue en 1998

à Nantes .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Apres une presentation generale sur les moteurs stirling, nous exposons les differentes methodes d'analyse energetique et leurs mise en uvre pour simuler un petit moteur stirling a pistons libres et a deplaceur cinematique (configuration de martini). Les pistons libres portant directement la partie mobile d'un alternateur lineaire, il y a un couplage fort entre la thermodynamique du moteur et les caracteristiques du circuit electrique auquel est raccorde l'alternateur. Dans nos modeles, la temperature des parois dans les echangeurs de chaleur est supposee constante : cette hypothese est justifiee en detail. De meme, nous montrons que la demarche de modelisation adoptee et sa concretisation numerique sont fondees et capables de decrire correctement les transferts instationnaires dans les moteurs stirling. Trois niveaux d'analyse du moteur etudie sont ensuite compares : il s'agit des analyses vibratoire, decouplee et couplee. Nous montrons l'interet et les limites de chacune d'elles. Differents aspects du fonctionnement du moteur sont ensuite simules et etudies : les causes de l'apparition du mode surexcite (over-driven mode) et ses consequences, l'influence de la frequence d'excitation du deplaceur sur les performances du moteur ainsi que le fonctionnement en regime transitoire de frequences, et l'interet d'adopter un mouvement non continu du deplaceur. Enfin, nous montrons que si le circuit electrique est constitue d'elements r-l-c de caracteristiques constantes, le dephasage entre le mouvement des pistons libres et celui du deplaceur est loin de l'optimum. Que l'alternateur fonctionne en ilotage sur une charge independante, ou couple a un reseau, nous montrons comment, simplement, en faisant varier la valeur instantanee de la resistance electrique du circuit, on peut multiplier la puissance electrique nette produite par un facteur allant de 4 a 10 et le rendement par un facteur de 1,25 a 2 sans modifier la geometrie du moteur.


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  • Détails : 228 P.
  • Annexes : 90 REF.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.1719 bis
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.1719
  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 98 NANT 2008
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  • Cote : 98 NANT 2008
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