Caractérisation du mouvement de rotation de l'air (swirl) en écoulement stationnaire dans un monocylindre diesel en fonction des conditions d'admission

par Jérôme Gazeaux

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Daniel Gaston Thomas.

Soutenue en 2001

à Valenciennes .

mots clés

• Moteur diesel
• Monocylindre
• Deux soupapes
• Ecoulements stationnaires
• Swirl
• Procédés de variation du SWIRL
• Vélocimétrie par images de particules
• Champs de vitesses
• Ecoulements tridimentionnels
• Moteurs thermiques
• Moteurs diesel
• Tourbillons (mécanique des fluides)

Résumé

Les normes actuelles d'environnement contraignent les constructeurs automobiles à concevoir de moteurs plus performants et moins polluants. L'un des paramètres entrant en considération pour l'amélioration de la combustion est l'aérodynamique interne propre au conduit d'admission, la chambre de combustion et au piston. Le choix s'est porté sur un moteur diesel à injection directe comportant un conduit d'admission générant à l'origine un important mouvement de rotation de l'air (swirl). Les caractéristiques de l'écoulement ont été modifiées par l'ajout de différents procédés technologiques qui ont permis de mesurer et comparer les degrés de swirl et coefficients de débit de chaque configuration. Les profils des vitesses de ces écoulements ont ensuite été caractérisés grâce à la vélocimétrie par images de particules dans plusieurs plans. A l'aide de ces données numériques, le degré de swirl instantané est redéfini et une évolution en trois dimensions de l'écoulement présentée.

Titre traduit

Characterization of the rotational movement of the air (Swirl), in steady flow one-cylinder diesel engine, according to the admission requirements

Résumé

The current standards of environment constrain the car manufacturers to design more powerful and less polluting engines. One of the main parameters for the improvement of combustion is internal aerodynamics generated by the admission pipe, the combustion chamber and piston. We choiced a direct injection diesel engine with a helical admission pipe generating a significant rotational movement of air in the cylinder(swirl). The flow characteristics were modified by the addition of various technological processes which made possible to measure and compare the degrees of swirl and discharge coefficients for each configuration. The profiles velocities were then characterized by laser velocimetry with images of particles in several plans. Using these numerical data, the instantaneous degree of swirl was redefined and a three dimensional analysis of flows presented.