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Thèse soutenue

Modélisation tridimensionnelle des films liquides pariétaux dans les moteurs à combustion interne

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Auteur / Autrice : Hervé Foucart
Direction : Roland Borghi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et techniques
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Afin de prédire le mélange d'air et de carburant en phase vapeur dans les conduits d'admission et les cylindres d'un moteur a combustion interne, un modèle de film liquide pariétal a été développé pour les codes de calcul tridimensionnels d'aérodynamique. Le film est d'abord formé sur la paroi par les gouttelettes impactantes ou par condensation de la vapeur, les phénomènes d'éclaboussement provoqués par l'impact n'ont pas été abordés ici. Il est ensuite soumis à l'entraînement de l'air et des gouttelettes, au frottement de la paroi avec les effets thermiques types Leidenfrost s'il y a lieu, et aux forces de volume. Enfin le film disparaît ici par évaporation, celle-ci étant évaluée analytiquement sous formes dynamique et thermique sans recours aux corrélations expérimentales. Le film est alors décrit par les équations de la couche limite laminaire en incompressible. Ces équations constituant le noyau du modèle sont intégrées et résolues au premier ordre en volumes finis suivant un schéma ALE (Lagrange Euler arbitraire) dans le code KIVA-MB développé à l'IFP à partir de KIVA-II. Le modèle a d'abord été validé sur des solutions analytiques puis a été confronté aux résultats de deux situations expérimentales. La première menée à l'IFP consiste à reproduire la formation d'un film de carburant dans un conduit d'admission d'un moteur. La deuxième expérience (Xiong et al. ) a pour but de caractériser la durée de vie d'un film sur une paroi chauffée. La comparaison des résultats semble tout à fait satisfaisante. Enfin, nous avons effectué un calcul pour une configuration moteur en vue de démontrer les potentialités industrielles du modèle.