Methodology for the statistical analysis of large-eddy simulations of engine internal aerodynamics

Réf. R1020R/2018/n° 2

Stage - Energétique

Localisation : Hauts-de-Seine

Début : entre février et juin 2018
Durée : de 4 à 5 mois
Indem. : Oui

IFP Energies nouvelles

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.

Methodology for the statistical analysis of large-eddy simulations of engine internal aerodynamics

The internal aerodynamics (engines) or external aerodynamics (around the blades of a wind turbine or the profile of an aircraft wing) is subject to important fluctuations. In internal combustion engines, the cycle-to-cycle fluctuations can lead to significant variability in the heat released.

In order to understand the impact of the flow on the combustion of one cycle on the next cycle, the large-eddy simulation (LES) is a particularly suitable tool for which specific analysis methodologies are required.

They should allow to analyse the mean and turbulent fields resulting for the LES from the instantaneous aerodynamic fields. In this context, the EMD (Empirical Mode Decomposition) method is a mathematical tool that can provide statistical analysis of the velocity field using only a few cycles.

Still rarely exploited on experimental or numerical measurements of engine configurations, it nevertheless presents a strong interest as it has the potential to take profit of  these simulations at a lowest cost and to post-process a large amount of data.

The overall objective of the MSc internship will be to adapt an existing statistical analysis tool for a common application to LES and experimental results.

The work will be organised following three steps.

  • First of all a preliminary bibliographic work will be necessary to make a state of the art of existing methods for analysing the turbulence and their different fields of applications from different data (experimental, numerical).
  • The second step will be to handle  the statistical tool based on the EMD method under Matlab.
  • Finally, it will be extended to be applied on LES results and compared to the measurements using strictly the same method.

For this purpose, a pre-processing of the numerical data is necessary to project the velocity vectors of the unstructured mesh onto a cutting plane.

Skills :

Préférably MSc preparation in Applied Mathematics or Fluid Mechanics or / and Energetic

Other requirements: mathematics, numerical methods and programming, CFD, turbulence, Matlab knowledge, fluency in French (or willing to learn), fluence in English

Practical information:

This work will be done at IFP Energies nouvelles at Rueil-Malmaison, near Paris. The intern will be granted with a compensation (unless granted otherwise).


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1&4, avenue de Bois-Preau
92852 Rueil-Malmaison cedex
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