Simulations 1D / 3D pour le dimensionnement d'une préchambre active

IFP Energies nouvelles - Mobilité et Systèmes | Ref : Stage R1040R/2020/n° 7

Stage - Energétique

  • Début

    entre janvier et juin 2020

  • Durée

    5 mois

  • Localisation

    Hauts-de-Seine

  • Indemnité

    Oui


IFP Energies nouvelles est un organisme public de recherche, d’innovation industrielle et de formation intervenant dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. Sa mission est d'apporter aux acteurs publics et à l'industrie des technologies performantes, économiques, propres et durables pour relever les trois grands défis sociétaux du 21e siècle : changement climatique et impacts environnementaux, diversification énergétique et gestion des ressources en eau. Son expertise est internationalement reconnue.

IFP Energies nouvelles poursuit 5 priorités stratégiques, indissociables et complémentaires dans l'accomplissement de sa mission d’intérêt général :

  • Produire à partir de sources renouvelables des carburants, des intermédiaires chimiques et de l'énergie
  • Produire de l’énergie en réduisant l’impact sur l’environnement
  • Développer des transports économes et à faible impact environnemental
  • Produire à partir de ressources fossiles des carburants et intermédiaires chimiques à faible impact environnemental
  • Proposer des technologies respectueuses de l'environnement et repousser les limites actuelles des réserves d'hydrocarbures

Son école d'ingénieurs, partie intégrante d'IFP Energies nouvelles, prépare les générations futures à relever ces défis.

Simulations 1D / 3D pour le dimensionnement d’une préchambre active

Description du sujet :

Une des principales voies d’amélioration du rendement des moteurs à allumage commandé est la dilution de la charge. Celle-ci peut être réalisée à l’air (fonctionnement en mélange pauvre) soit par l’ajout d’EGR. Dans les deux cas une limitation forte est la diminution des vitesses de combustion.

L’intégration d’une préchambre active (avec injection de carburant dans la pré-chambre) répond à cette problématique en augmentant la vitesse de combustion par la création de turbulence. Cet organe peut être optimisé  en terme de remplissage / vidange, mélange, turbulence interne et éjection des jets de flamme. La simulation numérique 0D/1D et 3D sont des outils pertinents pour réaliser ces optimisations.

L’objectifs du stage sera de proposer et valider une méthodologie de dimensionnement de préchambre incluant le calcul 0D/1D (Amsesim) et 3D (CONVERGE).

L’approche actuelle reposant exclusivement sur le calcul 3D reste coûteuse en termes de temps de calcul. En effet il est nécessaire de réaliser plusieurs calculs 3D pour un même design de préchambre afin de déterminer la masse à injecter dans la préchambre.

Un pré-calcul 0D/1D permettant d’estimer la perméabilité de la préchambre permettrait donc de limiter le nombre de calcul 3D nécessaire à l’évaluation d’un design de PC.

Dans un premier temps le stagiaire sera chargé d’évaluer une plateforme 0D existante en la comparant à des résultats de calcul 3D. Dans un second temps le stagiaire aura pour objectif de réaliser un modèle 1D permettant d’évaluer la perméabilité d’une préchambre en fonction de ses caractéristiques (volume, nombre et taille de trou). Cette nouvelle sera confrontée à des résultats issus de la simulation 3D.

Profil recherché :

Master 2 ou dernière année d’école d’ingénieur.

  • Connaissances souhaitées : mécanique des fluides, thermodynamique, énergétique, simulation numérique, moteurs.
  • La maitrise des logiciel Amesim et/ou CONVERGE est un plus

Stéphane CHEVILLARD
1&4, avenue de Bois-Preau
92852 - Rueil-Malmaison cedex
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