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Elèves : Antoine BOUSSIER Imène TACHFINT Pierre CLEMENT Anass MIZAGUE Marawane CHOUKAR Quentin LAUNAY Professeur encadrant : Amandine ALONSO
Aérodynamique interne lors des transitoires en Injection Directe Essence
Doctorant : Mehdi SADEGHI Directeurs de thèse : Fabrice FOUCHER Christine MOUNAIM-ROUSSELLE Karim ABED-MERAIM
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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
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Objectif de l’étude
AVENUE DES CHAMPS- ÉLYSÉES (2012)
Meilleure compréhension de l'aérodynamique dans le moteur automobile
Améliorer le moteur à combustion interne
Un rendement plus élevé Diminuer la pollution
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Premier étape en recherche Bibliographie
Approches en mécanique des fluides :
Théorique
Expérimentale
Numérique
Requises pour faire la recherche : Sujet bien défini, Utiles nécessaires, Equipe compétente, Plan de travail
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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
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Quantité scalaire et vectorielle La quantité scalaire : Il concerne une grandeur physique décrite uniquement par sa valeur.
Pression
La quantité vectorielle : Il concerne une grandeur physique décrite non seulement par sa valeur mais aussi par une direction .
Masse Temps Température
Déplacement - Force Vitesse Gravité
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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.
Viscosité La viscosité(µ) corresponde à la résistance du fluide contre cisaillement.
v ρ = m Kg
m3
∆z τ = µ ∆V N
m2
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Contraintes normale et tangentielle Une contrainte est la force exercée par unité de surface qui possède donc la dimension d'une pression.
A P = F
m2 N
F
A
F normal F
F tangentielle
Contrainte normale Contrainte de cisaillement
A Fnormale
σ = A
F tan gentielle
τ =
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Les contraintes d'un élément fluide
x
y
z
z
y
x xz τ
τ xy
τ yz
τ zy
yx τ
τ zx
+τ xy +τ xz
+ τ yx + τ yz
+ τ zx +τ zy
Pour la surface perpendiculaire à l’axe x : σ x
Pour la surface perpendiculaire à l’axe y : σ y
Pour la surface perpendiculaire à l’axe z : σ z
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Les Différents Régimes d’Ecoulement
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
Expérience de Reynolds (1883)
Nombre De Reynolds Le type de régime dépend de:
Viscosité du fluide Débit du fluide Diamètre du cylindre
L'expérience montre que:
si Re < 2000 si 2000 < Re < 3000 si Re > 3000
le régime est laminaire le régime est transitoire le régime est turbulent
Nombre de Reynolds
µ ρ.v.D Re =
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Ecoulement Turbulent
La nuit étoilée (Van Gogh 1889) Tourbillon à l’extrémité d’une aile d’avion
Fumée de cigarette Vitesse = Vitesse Moyenne + Vitesse Fluctuante
la partie Moyenne
la partie Fluctuante
Éruption volcanique (Nouvelle-Guinée, 1996)
Turbulent
Transitoire
Laminaire
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Stationnarité et Homogénéité
Stationnarité
Toutes les variables décrivant le mouvement sont indépendantes du temps :
Homogénéité
Toutes les variables dans un instant donné sont indépendantes de l’espace :
∆Α = 0 ∆t
∆Α = 0 ∆x
x2
t2 t1
x1
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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
Lycéens : Alexandre MOROTH Anissa AFAKKIR David PADARE Lotfi HAIDOUS Sarah BOUANANI Tom ROUSSEAU
Enseignante : Laetitia BIDEAU-SORITA
Encadrants : Christian CAILLOL Dominique NELSON-GRUEL
Plan de la présentation 18
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
But de la recherche 20
La pollution de l’air et ses effets sur la santé
Problématique et solution :
Réduction à la source de la consommation du carburant Optimisation du rendement du moteur
Nouveau mode de combustion HCCI ( Homogeneous Combustion Compression Ignition )
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
Introduction et objectifs :
Principaux systèmes du moteur
Système de distribution
Système de lubrification
Système de refroidissement
Système d’alimentation
Système de suralimentation
Système de traitement des gaz
d’échappement
Système d’allumage
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))
Moteur Diesel et Moteur Essence
Travaux effectués
Connaitre l’architecture générale du moteur Comprendre le principe de fonctionnement du
moteur Avoir une notion générale sur les systèmes liés au
moteur
Théorique
Travaux dirigés( TD)
Etude statique du système bielle-manivelle
Schéma du système
Bilan des forces exercées sur le système bielle-manivelle
Bilan des forces
Le système bielle-manivelle permet le transformation d’un mouvement rectiligne en mouvement circulaire ou inversement.
les forces en fonction de la force du couple moteur
Bilan des forces
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.
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