Potentiel de la décomposition modal empirique pour analyser les champs d'écoulement instantanés dans le moteur à allumage commandé par injection direct : Effet des régimes transitoires

Potential of the Empirical Mode Decomposition to analyze instantaneous flow fields in Direct Injection Spark Ignition engine : Effect of transient regimes

• Auteur / Autrice : Mehdi Sadeghi
• Direction : Christine Mounaïm-Rousselle, Fabrice Foucher, Karim Abed-Meraim
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance le 04/12/2017
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....)
• Jury : Président / Présidente : Luis Le Moyne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Mounaïm-Rousselle, Fabrice Foucher, Karim Abed-Meraim, Luis Le Moyne, Jacques Borée, Abdel-Ouahab Boudra, Stéphane Jay
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jacques Borée, Abdel-Ouahab Boudra

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Analyse par injection en écoulement

Moteurs à explosion

Mots clés libres

Mouvement organisé

Turbulence

Séparation

Bivariate 2D-EMD

Régime transitoire

GDI moteur

HS-PIV

Organized motion

Turbulence

Separation

Bivariate 2D-EMD

Transient regime

DISI engine

HS-PIV

Résumé

Cette étude introduit une nouvelle approche appelée Bivariate 2D-EMD pour séparer le mouvement organisé à grande échelle, soit la composante basse fréquence de l’écoulement des fluctuations turbulentes, soit la composante haute fréquence dans un champ de vitesse instantané bidimensionnel.Cette séparation nécessite un seul champ de vitesse instantané contrairement aux autres méthodes plus couramment utilisées en mécanique des fluides, comme le POD. La méthode proposée durant cette thèse est tout à fait appropriée à l’analyse des écoulements qui sont intrinsèquement instationnaires et non linéaires comme l'écoulement dans le cylindre lorsque le moteur fonctionne dans des conditions transitoires. Bivariate 2D-EMD est validé à travers différents cas test, sur un écoulement turbulent homogène et isotrope (THI) expérimental, qui a été perturbé par un tourbillon synthétique de type Lamb-Ossen, qui simule le mouvement organisé dans le cylindre. Enfin, Il est appliqué sur un écoulement expérimental obtenu dans un cylindre et les résultats de la séparation d'écoulement sont comparés à ceux basés sur l'analyse POD. L’évolution d’écoulement dans le cylindre pendant le fonctionnement du moteur transitoire, c’est à dire une accélération du régime moteur de 1000 à 2000tr/min en différentes rampes, sont mesurée en utilisant de PIV 2D-2C haute cadence. Les champs de vitesse sont obtenus dans le plan de tumble dans un moteur un moteur GDI mono-cylindre transparent et forment une base de données nécessaire pour valider les résultats de simulation numérique.

This study introduces a new approach called Bivariate 2D-EMD to separate large-scale organizedmotion i.e., flow low frequency component from random turbulent fluctuations i.e., high frequency onein a given in-cylinder instantaneous 2D velocity field. This signal processing method needs only oneinstantaneous velocity field contrary to the other methods commonly used in fluid mechanics, as POD.The proposed method is quite appropriate to analyze the flows intrinsically both unsteady and nonlinearflows as in in-cylinder. The Bivariate 2D-EMD is validated through different test cases, by optimize itand apply it on an experimental homogeneous and isotropic turbulent flow (HIT), perturbed by asynthetic Lamb-Ossen vortex, to simulate the feature of in-cylinder flows. Furthermore, it applies onexperimental in-cylinder flows. The results obtained by EMD and POD analysis are compared. Theevolution of in-cylinder flow during transient engine working mode, i.e., engine speed acceleration from1000 to 2000 rpm with different time periods, was obtained by High speed PIV 2D-2C. The velocityfields are obtained within tumble plane in a transparent mono-cylinder DISI engine and provide a database to validate CFD.