compréhension et modélisation de la combustion essence à fortes charges et fortes dilutions

par Boyang Xu

Projet de thèse en Combustion

Sous la direction de Laurent Catoire et de André Nicolle.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne) , en partenariat avec UCP - Unité Chimie et Procédés (laboratoire) , Génie des procédés (equipe de recherche) et de École nationale supérieure de techniques avancées (Palaiseau, Essonne) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 15-12-2016 .


  • Résumé

    L'augmentation de la tolérance des moteurs à allumage commandé à la haute dilution reste un défi technique majeur. Les corrélations de vitesse de flamme existantes sont valables sur une gamme limitée de températures, de pressions et de dilutions. Le calcul des vitesses de flamme dépend fortement de la validité des mécanismes cinétiques détaillés disponibles. La dilution croissante par le CO2 et H2O a tendance à favoriser des réactions du troisième ordre, notamment la recombinaison des méthyles, baissant ainsi la réactivité du système et augmentant la sensibilité des vitesses de flamme aux réactions impliquant les espèces C2Hy. De plus, à pression élevée, la vitesse de flamme devient de plus en plus sensible aux propriétés de transport des espèces. La stratégie proposée implique une approche théorique (calculs ab initio, théorie du complexe activé ou de l'état de transition, etc.) ainsi qu'une modélisation cinétique 'macroscopique'. Le mécanisme cinétique ainsi constitué sera validé sur des résultats expérimentaux obtenus dans des conditions proches des applications.

  • Titre traduit

    multi-scale modelling of highly-diluted gasoline premixed flames


  • Résumé

    Increasing the tolerance of spark-ignition engines to high dilution remains a major technical challenge. Existing gasoline flame speed correlations are typically valid over a restricted range of temperatures, pressures and dilutions. However, their determination relies strongly on the accuracy of available chemical kinetic schemes. Increasing dilution by CO2 and H2O tends to favor third-order reactions, notably methyl recombination, thereby lowering the system reactivity and increasing the sensitivity of flame speed to reactions involving C2Hy species. Further, as pressure increases, the flame speed becomes increasingly sensitive to an emerging set of species transport properties. The proposed approach involves a combination of ab initio electronic structure theory, transition state theory and master equation modelling as well as macrokinetic modelling. Transport coefficients will be evaluated from the Chapman-Enskog theory. Sensitivity analyses will be performed on a gasoline surrogate reference mechanism to determine the poorly known thermokinetic and transport parameters impacting significantly flame speed at high pressure and dilution. The updated detailed thermokinetic and transport database will be evaluated on flame velocities measurements at engine conditions focusing on the ability to reproduce relative variations of flame velocities with pressure, temperature and dilution.