Contribution au développement d'un moteur Stirling : de la cogénération dans le bâtiment à l'autonomie énergétique

Contribution to the development of a stirling engine : from combined heat and power in the building to energy independence

• Auteur / Autrice : Nicolas Lanciaux
• Direction : Zhi-Qiang Feng, Gérard Porcher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique énergétique
• Date : Soutenance le 13/01/2015
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Evry ; 2008-2015)
• Jury : Président / Présidente : Gérard Antonini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Peyraut, Pierre Villon, Roger Camponogara
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Rodolphe Bolot, Han Zhao

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pistons

Cogénération de chaleur et d'électricité

Stirling, Moteurs

Mots clés libres

Alternateur linéaire

Linear alternator

Résumé

Après avoir fait un bilan bibliographique des réalisations, des modèles analytiques et numériques dumoteur Stirling, on fait un point sur les applications possibles de ce moteur ce qui permet de décrire lecontexte de cette thèse : la cogénération.Les éléments historiques de la bibliographie montrent que le régénérateur est un des éléments essentielssur lequel on peut travailler pour améliorer les performances d’un moteur Stirling.Suite à cela on fait une proposition d’architecture moteur potentiellement capable d’apporter desaméliorations sur 3 difficultés essentielles dans la conception d’un tel moteur.Parmi ces 3 éléments, l’un d’eux concerne le régénérateur qui est alors re-baptisé « partageur »poursignifier sa particularité.La suite des travaux évalue le bénéfice que pourrait apporter le partageur sur le rendement du moteur.On réalise alors une double évaluation de l’effet du partageur au moyen d’un modèle analytique et d’unmodèle numérique. On aura au préalable décrit les bases de ces modèles et les modifications apportées.La conclusion n’est pas qu’un bilan des résultats et propose des perspectives originales qui vont bienau-delà de ce qui peut être fait actuellement en mécanique

After a state-of-the art presentation on achievements, analytical and numerical models of the Stirlingengine, we analyze the possible applications of this engine which allows describing the context of thisthesis : the cogeneration.Historical elements of the bibliography show that the regenerator is a key element on which we canwork to improve the performance of a Stirling engine.After that we make a proposal for engine design that is potentially able to make improvements on threekey challenges in designing such an engine.One of the three elements is the regenerator, named here sharer.Further work shows the potential benefit that the sharer could bring on the engine performance.A double assessment of the effect of the sharer using an analytical model and a numerical model isthen carried out. We precisely describe the basics of these models and propose modifications.The conclusion is not only an assessment of results but it offers original insights that could go beyondwhat can be done now in mechanical engineering.