Présentation - Université d`Orléans
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Un continuum du lycée à l’université Présentation des projets de recherche 2012>2020 Date 2 Aérodynamique interne lors des transitoires en Injection Directe Essence Elèves : Antoine BOUSSIER Imène TACHFINT Pierre CLEMENT Anass MIZAGUE Marawane CHOUKAR Quentin LAUNAY Professeur encadrant : Amandine ALONSO Doctorant : Mehdi SADEGHI Directeurs de thèse : Fabrice FOUCHER Christine MOUNAIM-ROUSSELLE Karim ABED-MERAIM 3 Plan de présentation : Objectif de l’étude Les connaissances requises Le fluide Quantité scalaire et vectorielle Contraintes dans un élément fluide Différents régimes d’écoulement Écoulement du fluide dans le moteur Conclusions et perspectives 4 Objectif de l’étude AVENUE DES CHAMPSÉLYSÉES (2012) Meilleure compréhension de l'aérodynamique dans le moteur automobile Améliorer le moteur à combustion interne Un rendement plus élevé Diminuer la pollution 5 Approches en mécanique des fluides : Théorique Expérimentale Numérique Premier étape en recherche Bibliographie Requises pour faire la recherche : Sujet bien défini, Utiles nécessaires, Equipe compétente, Plan de travail 6 État de la matière Qu’est ce qu’un Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation : Gaz Fluides compressibles Liquide Fluides peu compressibles 7 Quantité scalaire et vectorielle La quantité scalaire : Il concerne une grandeur physique décrite uniquement par sa valeur. Pression La quantité vectorielle : Masse Temps Température Il concerne une grandeur physique décrite non seulement par sa valeur mais aussi par une direction . Déplacement - Force Vitesse Gravité 8 Quelques Caractéristiques des fluides Masse volumique La densité ou la masse volumique ( ρ ) d'une substance correspond au rapport de sa masse par son volume. Kg m 3 m ρ= v Viscosité La viscosité ( µ ) corresponde à la résistance du fluide contre cisaillement. N m 2 ∆V τ=µ ∆z 9 Contraintes normale et tangentielle Une contrainte est la force exercée par unité de surface qui possède donc la dimension d'une pression. F F N P= A m 2 Contrainte normale F A Contrainte de cisaillement F normal Fnormale σ= A F tangentielle F tan gentielle τ= A 10 Les contraintes d'un élément fluide y τ yx τ yz τ zy y x τ xy τ zx z x τ xz z σ x + τ xy + τ xz Pour la surface perpendiculaire à l’axe y : σ y + τ yx + τ yz Pour la surface perpendiculaire à l’axe z : σ z + τ + τ zx zy Pour la surface perpendiculaire à l’axe x : 11 Les Différents Régimes d’Ecoulement Expérience de Reynolds (1883) Régime laminaire : déplacement des particules fluides régulier et ordonné Régime transitoire : déplacement des particules fluides sinueux et instable Régime turbulent : déplacement des particules fluides irrégulier et fluctuation aléatoire de vitesse Nombre De Reynolds Le type de régime dépend de: Viscosité du fluide Débit du fluide Diamètre du cylindre Nombre de Reynolds ρ.v.D Re = µ L'expérience montre que: le régime est laminaire si 2000 < Re < 3000 le régime est transitoire le régime est turbulent si Re > 3000 si Re < 2000 13 Ecoulement Turbulent La nuit étoilée (Van Gogh 1889) Tourbillon à l’extrémité d’une aile d’avion Éruption volcanique (Nouvelle-Guinée, 1996) Turbulent la partie Moyenne Transitoire la partie Fluctuante Laminaire Fumée de cigarette Vitesse = Vitesse Moyenne + Vitesse Fluctuante 14 Stationnarité et Homogénéité t1 Stationnarité t2 Toutes les variables décrivant le mouvement sont indépendantes du temps : ∆Α =0 ∆t Homogénéité Toutes les variables dans un instant donné sont indépendantes de l’espace : ∆Α =0 ∆x x1 x2 15 Écoulement dans le moteur Turbulent Instationnaire Inhomogène X1 t1 X2 t2 16 Conclusions et Perspectives Ce que l’on a vu cette année : Avant gout du monde de la recherche et le développement Concepts fondamentaux en mécanique des fluides Différents régimes d’écoulement Concept de la stationnarité et de l’homogénéité Initiation à l’écoulement dans le moteur Ce que l’on verra l’an prochain : Mise en pratique des connaissance acquises lors des TP Prise en main d’un moyen de diagnostic optique (PIV) et Visualisation d’écoulement d’air dans un moteur réel Initiation à la programmation avec logiciel MATLAB et traitements d’images Contrôle optimal d’un moteur à combustion HCCI contrôlé par ozone Doctorant : Salim SAYSSOUK Directeurs de thèses : Pascal HIGELIN Yann CHAMAILLARD Encadrants : Christian CAILLOL Dominique NELSON-GRUEL Lycéens : Alexandre MOROTH Anissa AFAKKIR David PADARE Lotfi HAIDOUS Sarah BOUANANI Tom ROUSSEAU Enseignante : Laetitia BIDEAU-SORITA 18 Plan de la présentation But de la recherche Introduction et objectifs Moteur à combustion interne : Architecture générale du moteur Principaux systèmes du moteur Cycle de fonctionnement d’un moteur à 4 temps Moteur Diesel et moteur essence Travaux effectués Conclusion- perspective Remerciement 20 But de la recherche Problématique et solution : La pollution de l’air et ses effets sur la santé Réduction à la source de la consommation du carburant Optimisation du rendement du moteur Nouveau mode de combustion HCCI ( Homogeneous Combustion Compression Ignition ) Introduction et objectifs : Qu’est-ce qu’un moteur à combustion interne ? Energie thermique Energie mécanique Comment fonctionne-t-il ? L’énergie mécanique est obtenue grâce à la chaleur produite dans le moteur dégagée par la combustion d’un produit pétrolier dans de l’air. Quels sont ses principaux avantages ? - Moteur compacte Rendement élevé Fiabilité du système Bonne longévité Objectifs de l’étude : Connaitre l’architecture générale du moteur Comprendre le principe de fonctionnement du moteur Découvrir le nouveau mode de combustion Architecture générale du moteur Parties Fixes Bloc cylindres Cylindres Culasse Architecture générale du moteur Parties mobiles Bielle Piston Vilebrequin Principaux systèmes du moteur Système d’allumage Système de distribution Système d’alimentation Système de lubrification Système de traitement des gaz d’échappement Système de refroidissement Système de suralimentation Cycle de fonctionnement d’un moteur à 4 temps Moteur Diesel et Moteur Essence Moteur Diesel Le mélange s’enflamme grâce à la compression du mélange. Compression du mélange plus importante (40 bars ). Entrée d’une quantité d’air constante. Vitesse de rotation du vilebrequin inférieur. Consommation inférieur (rapport calorie/volume plus élevé (38000 Kj/L)) Moteur essence Le mélange s’enflamme grâce à une étincelle (bougie). Compression du mélange réduite (15 bars). Entrée d’une quantité d’air variable. (papillon) Vitesse de rotation du vilebrequin supérieure. Consommation accrue (rapport calorie/volume moins élevé (35 475 Kj/L)) Travaux effectués Théorique Connaitre l’architecture générale du moteur Comprendre le principe de fonctionnement du moteur Avoir une notion générale sur les systèmes liés au moteur Travaux dirigés( TD) Etude statique du système bielle-manivelle Bilan des forces Le système bielle-manivelle permet le transformation d’un mouvement rectiligne en mouvement circulaire ou inversement. Bilan des forces exercées sur le système bielle-manivelle Schéma du système Bilan des forces Forces exercées sur la bielle Forces exercées sur la manivelle Bilan des forces les forces en fonction de la force du couple moteur Notion du couple : Fc : force du couple (N) R : rayon de la manivelle (m) C : couple (N.m) Résultats Application numérique : R=22 mm, L=85 mm, C=100 N.m Tracer les graphes des forces de bielle , manivelle en fonction de α . (en cours) Conclusion et perspective Conclusion : Découvrir le monde de la recherche Comprendre le principe de fonctionnement d’un moteur au travers des TD qui sont essentielles à la compréhension. Perspective : Etudier la combustion dans le moteur et ses émissions Effectuer une recherche sur la combustion HCCI Comprendre le contrôle moteur Utiliser des outils informatiques (matlab/simulink, excel, …) Manipuler sur un banc moteur Nous adressons nos remerciement au laboratoire PRISME, à Polytech Orléans et Salim SAYSSOUK pour leur accueil au sein de leurs locaux et leur encadrement. Nous remercions également l’université d’Orléans, le projet Édifice ainsi que nos trois professeurs référents, Mme ALONSO, Mme BIDEAU-SORITA et Mme MOUCHEL. Merci pour votre attention
