Modélisation dynamique des moteurs thermiques alternatifs à apport de chaleur externe à cycle de Joule : (Moteurs Ericsson)

par Frédéric Lontsi

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Pascal Stouffs et de Jean Nganhou.

Soutenue en 2010

à Pau .


  • Résumé

    Comme le moteur Stirling, le moteur Ericsson est un moteur thermique volumétrique alternatif à apport de chaleur externe. Il se distingue du moteur Stirling par le fait qu'il fonctionne selon un cycle thermodynamique de Joule. Le moteur Ericsson, dont deux configurations sont considérées dans cette étude, est particulièrement intéressant pour la conversion d'énergie solaire de petite puissance et la microcogénération à partir de combustibles fossiles ou de la biomasse. Le modèle dynamique de cette machine, objet de ce travail, est développé en vue d'en vérifier la stabilité de fonctionnement et de maîtriser son comportement dans les phases transitoires. Les modèles sont implémentés dans une plate-forme Matlab/Simulink. Le réglage optimal des soupapes du cylindre de détente ainsi que les paramètres caractéristiques du moteur sont déterminés. Ces résultats permettent d'anticiper les éventuelles difficultés liées aux transitoires et aux variations de charge, et concourent au développement des stratégies pour les éviter tout en permettant une bonne conduite des installations intégrant ces moteurs. Le moteur modélisé fonctionne en cycle ouvert. Deux configurations ont été modélisées, la première sans échangeur récupérateur, la seconde avec récupérateur. Dans les deux cas, les simulations montrent que le système réagit bien aux perturbations et que le fonctionnement du moteur simulé se stabilise après des phases transitoires de durées et d’impacts variables, selon le type de perturbation provoquée.

  • Titre traduit

    Dynamic modelling of external heat supply reciprocating engines based on the Joule cycle (Ericsson engines)


  • Résumé

    As the Stirling engine, the Ericsson engine is a reciprocating engine run by the help of external heat. But the Ericsson engine operates according to the Joule’s thermodynamic cycles. This engine, for which two configurations are considered in this study, is particularly suitable for the conversion of low power solar energy and micro-CHP from fossil fuels biomass. The dynamic model of this engine that forms the subject of this work is developed in order to explain its transient behaviour. The models are implemented in a Matlab / Simulink platform. The optimal adjustments of the expander valves as well as the characteristic parameters of the engine are determined. These results allow anticipating the possible difficulties connected to the transients and to the variations of load, and contribute to the development of strategies to avoid them, while enabling the correct driving of the installations that use these engines. The modelled engine operates according to an open cycle. Two configurations have been modelled, the first one without, and the second one with a recuperator heat exchanger. In both cases, the simulation results indicate that the system reacts well to disturbances and that the operation of the simulated engine stabilizes after transients phases of variable impacts and durations, according to the type of provoked disturbance.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (186 p.)
  • Annexes : Index.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Pau et des Pays de l'Adour. Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : US 469074
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