Etude numérique des modes de propagation de l’auto-inflammation dans les moteurs à allumage commandé

Réf. R1020R-R1050S/2017/n° 9

Stage - Energétique

Localisation : Hauts-de-Seine

Début : entre février et avril 2017
Durée : 5 mois
Indem. : À définir

IFP Energies nouvelles - Systèmes Moteurs et Véhicules

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.

Etude numérique des modes de propagation de l’auto-inflammation dans les moteurs à allumage commandé

Description du sujet :

Les moteurs à allumage commandé suralimentés fonctionnent à des niveaux de charge très élevés. À bas régime, des combustions anormales de type cliquetis et pré allumage peuvent cependant apparaître et conduire à une dégradation du rendement, mais surtout à l'endommagement du moteur. Ces combustions anormales reposent toutes sur une auto-inflammation du mélange carburé, soit avant l'allumage normal à la bougie (cas du pré allumage), soit après l'allumage à la bougie (cas du cliquetis).

En général, on considère que l’auto-inflammation se déclenche à partir d’une zone localement plus chaude que le milieu environnant, appelée « point chaud ». Une fois que l’auto-inflammation a démarré, celle-ci peut se propager dans ce milieu environnant selon trois différents modes : la déflagration, la détonation et l'explosion thermique.

L’apparition de chacun de ces modes dépend des conditions thermodynamiques de fonctionnement (pression, température, richesse, dilution) et des caractéristiques du point chaud à l’origine de l’auto-inflammation (notamment de sa température maximale et de son gradient de température) [1], mais leurs conséquences peuvent être très différentes et parfois destructrices pour les moteurs. Il est donc primordial d’étudier leurs origines pour éviter notamment l’apparition d’une détonation.

Une méthodologie de simulation 1D de propagation d'auto-inflammation a été mise en place au cours de l’année 2016. Les résultats ont permis de valider l’approche choisie pour l’étude de ces phénomènes, mais également de mettre en évidence des limitations dans l’identification des modes de propagation.

Sur la base de simulations déjà réalisées, le premier objectif du stage proposé en 2017 sera d’améliorer cette méthodologie de calcul et de mettre au point une méthode de post-traitement robuste permettant d’associer sans ambiguïté un mode de propagation à des conditions de calcul données.

Dans un second temps, de nouvelles simulations de propagation de l’auto-inflammation seront réalisées pour une large gamme de conditions de mélange (pression, température, richesse, dilution) et pour différents types de point chauds.

[1] Gu et al., Modes of reaction front propagation from hot spots, Combustion and Flame, 2003.

Profil recherché :

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

  • Connaissances souhaitées : combustion, cinétique chimique, mécanique des fluides, thermodynamique, énergétique, simulation numérique, moteurs.
  • Maitrise indispensable de MATLAB et du langage PYTHON.

Renseignements pratiques :
Durée du stage et période souhaitée : 6 mois, à partir de Février / Mars 2017
Le stage se déroulera à l'IFP Energies nouvelles à Rueil-Malmaison.
Une indemnité mensuelle sera versée au stagiaire (si non rémunéré(e) par ailleurs).

Contact

IFP Energies nouvelles - Systèmes Moteurs et Véhicules
Anthony ROBERT - Jean-Marc ZACCARDI
1&4, avenue de Bois-Preau
92852 Rueil-Malmaison cedex
Logo IFP Energies nouvelles - Systèmes Moteurs et Véhicules

Nouvelle recherche