Variabilité cyclique de l'aérodynamique interne d'un moteur diesel : mise en oeuvre de diagnostics optiques pour l'analyse spatiale et temporelle

Cyclic variability of a Diesel engine in-cyclinder flow. Applications of optical diagnostics to spatial and temporal characterization

• Auteur / Autrice : Imran Cosadia
• Direction : Jacques Borée
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique et transferts
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aérodynamique

Moteurs diesel

Mots clés libres

Swirl

Piv

Tr-piv

Variations cycliques

Résumé

La compréhension physique des variations cycliques de l'aérodynamique interne des moteurs Diesel est un enjeu majeur pour la réduction des émissions polluantes. Cette thèse propose une caractérisation expérimentale d'un écoulement de type ''swirl'', par vélocimétrie laser. Elle démontre que la stabilité cyclique de l'écoulement est affectée par des fluctuations de structures, révélées par une étude des statistiques de la circulation, puis quantifiées par une décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD). L'analyse spatiale est finalement complétée par un suivi temporel de l'écoulement compressé. Un couplage des champs temporels à une approche invariante en phase de la POD est proposé dans le but de résoudre la dynamique des grandes échelles et de décrire l'espace des paramètres. L'analyse temporelle de la circulation par cette méthodologie montre qu'un nombre conséquent de modes est nécessaire pour présenter fidèlement les variations de l'écoulement associées.

Understanding in-cyclinder flows is a major goal to reduce pollutant emissions and implies the physical characterization of the cyclic variations associated to the large-scale air motions within engines. This thesis proposes an experimental analysis of the swirling flow in a Diesel transparent engine by laser velocimetry. The stability of the flow is shown to be linked with structure fluctuations, revealed by the computation of circulation statistics, and quantified thanks to proper orthogonal decomposition (POD). Spatial analysis is completed by a temporal resolution of the compressed flow-field. A coupling approach between the temporal velocity fields and a phase-invariant application of the POD is then suggested to solve the large-scale dynamics and to describe the parameters space. Finally, the circulation temporal analysis proves that a significant number of modes is necessary to achieve a reliable representation of the flow variations.