Contributions à la modélisation de l'interaction flamme-paroi et des flux pariétaux dans les moteurs à allumage commandé

Contributions towards the modelling of flame-wall interaction and wall fluxes in spark-ignition engines

• Auteur / Autrice : Christian Angelberger
• Direction : Thierry Poinsot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Combustion

Thermodynamique

Moteurs à explosion

Résumé

Le but de cette thèse est la modélisation de l'interaction flamme-paroi dans les simulations numériques de l'écoulement et de la combustion dans la chambre de combustion des moteurs à allumage commandé à mélange homogène. Dans un premier temps, une étude bibliographique montre entre autre que l'extinction d'une flamme prémélangée par une paroi froide est essentiellement de nature thermique, soulignant l'importance d'une prédiction adéquate des flux pariétaux. L'approche de modélisation présentée comporte deux volets. Dans un premier temps, un modèle existant pour le coincement thermique d'une flamme turbulente prémélangée est reformulé pour être applicable à la combustion anisobare (pression variable en temps) caractéristique des moteurs à piston. Ce premier volet de la modélisation adresse les effets des parois sur la combustion en leur voisinage. Dans un second temps, on propose des modèles de paroi adaptés aux couches limites pariétales fortement anisothermes, générées lors des phases de compression et de combustion dans un moteur à piston. Ce deuxième volet permet d'adresser - de facon indirecte - l'effet de la combustion sur l'écoulement proche-pariétal et les flux pariétaux, à travers l'élévation de la température des gaz qu'elle entraîne. Les modèles proposés sont implantés dans le code de simulation KIVA-II GSM et sont tout d'abord validés à l'aide de cas tests simples. Leur application à deux configurations moteur et la comparaison à des résultats expérimentaux - incluant en particulier des mesures locales de flux de chaleur pariétaux - illustrent l'amélioration de la prédictivite du code qu'ils apportent, comparés aux modèles n'adressant pas les effets de l'interaction flamme-paroi.