Amélioration d'outil d'analyse de combustion et de cascade de rendement pour un moteur à allumage commandé et à hydrogène

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : CLIMAT, ENVIRONNEMENT ET ÉCONOMIE CIRCULAIRE, ÉNERGIES RENOUVELABLES, MOBILITÉ DURABLE et HYDROCARBURES RESPONSABLES.

L’engagement d’IFPEN en faveur d’un mix énergétique durable se traduit par des actions visant :

à gagner en efficacité énergétique ;
à réduire les émissions de CO2 et de polluants ;
à améliorer l’empreinte environnementale de l’industrie et des transports ;

tout en répondant à la demande mondiale en mobilité, en énergie et en produits pour la chimie.

Dans cet objectif, IFPEN développe des solutions permettant, d’une part, d’utiliser des sources d’énergie alternatives et, d’autre part, d’améliorer les technologies existantes liées à l’exploitation des énergies fossiles.

Amélioration d’outil d’analyse de combustion et de cascade de rendement pour un moteur à allumage commandé et à hydrogène

Le moteur à allumage commandé alimenté en hydrogène est une solution possible pour décarboner le transport terrestre. Comparativement à la pile à combustible, il bénéficie des avantages des moteurs à combustion interne et à carburant fossile notamment la maturité technologique, l’existence de chaînes de fabrication et la durabilité. Il en résulte un possible développement rapide à coût modéré, accentué par un besoin réduit en métaux nobles et en pureté d’hydrogène.

La maitrise de la combustion d’hydrogène a nécessité l’adaptation de moteur à combustion interne et de banc de test. Elle a également exigé l’adaptation d’un outil d’analyse de combustion et de cascade de rendement pour la compréhension et l’optimisation du moteur. Cet outil numérique permet de calculer le dégagement d’énergie et les transferts de chaleur aux parois sur la portion du cycle à soupapes fermées en fonction de la géométrie du moteur, d’en déduire les différences sources de pertes entre le rendement thermodynamique théorique (cycle Otto) et le rendement indiqué. Cet outil numérique reste encore à améliorer, notamment en termes de validation et de convivialité.

Cette étude porte sur l’amélioration d’outil d’analyse de combustion et de cascade de rendement appliqué au moteur à allumage commandé et à l’hydrogène. Elle vise à identifier les résultats encore invalides ou manquants, à modifier l’outil pour les rendre plus adaptés et à faciliter leur visualisation ou mise à disposition.

Le travail consistera donc à :

S’initier à l’outil développé sur la plateforme Matlab pour l’analyse de combustion et de cascade de rendement ;
Identifier les résultats de l’outil invalides ou manquants par comparaison avec les données de simulation interne ou de la littérature scientifique ;
D’améliorer et de valider l’outil pour qu’il donne les résultats en accord avec ceux obtenus en interne ou dans la littérature scientifique ;
D’adapter l’outil en termes de visualisation et de mise à disposition de résultats pour une valorisation et utilisation ultérieures.

Profil recherché :

L’étudiant devra être en stage de Master M2 ou école d’ingénieur (bac + 5 ans) avec une bonne maîtrise du moteur à combustion interne et de langage de programmation de type Matlab pour améliorer l’outil en cours de développement.

La connaissance de la combustion d’hydrogène est un plus mais n’est pas indispensable.
Il devra être motivé pour travailler dans un environnement de recherche sur la mobilité future et la qualité de l’air.
Il devra enfin avoir l’aptitude à travailler en équipe et à communiquer sur son travail.

Mots-clefs de spécialisation : thermodynamique, mécanique des fluides, programmation
Durée et période du stage : 6 mois entre février et novembre 2024
Lieu du stage : Solaize

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