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Optimisation aérodynamique d'une préchambre de combustion pour moteur à allumage commandé par calcul CFD 3D

IFP Energies nouvelles

Stage - Ingénierie

Réf. R104/2019/n° 3
Localisation
Hauts-de-Seine
Début
entre aujourd'hui et juin 2019
Durée
de 5 à 6 mois
Indem.
Oui

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.

Optimisation aérodynamique d’une préchambre de combustion pour moteur à allumage commandé par calcul CFD 3D

Dans le cadre du développement des motorisations à allumage commandé à rendement amélioré, IFPEN développe une approche d’allumage par préchambre de combustion passive.

Ce système est dit passif dans le sens où il n’y a pas d’injection de carburant au sein de cette préchambre ; elle ne comporte qu’une source d’allumage classique par bougie. La composition chimique du mélange présent dans la préchambre au moment de l’allumage (rapport air / carburant, taux de gaz brûlés résiduels) dépend donc uniquement de :

  • Ses caractéristiques de vidange lors des phases de combustion/détente et échappement
  • Ses caractéristiques de remplissage lors des phases d’admission et compression

Cette composition chimique, ainsi que l’aérodynamique et la turbulence dans la préchambre, sont par ailleurs des paramètres de premier ordre pour obtenir un bon allumage et une bonne combustion dans la préchambre, et ainsi une combustion rapide à rendement élevé dans la chambre principale.

Le stage proposé consistera à jouer sur les nombreux paramètres architecturaux de la préchambre (nombre de trous, orientation des trous, forme du volume interne…) afin d’optimiser, par calculs 3D de dynamique des fluides (approche RANS, code CONVERGETM), les caractéristiques de composition chimique et d’aérodynamique internes à la préchambre.

Une première phase consistera à réaliser des calculs instationnaires non réactifs (sans combustion) simulant les phases d’échappement, admission et compression dans une chambre de combustion afin de hiérarchiser les solutions testées sur les paramètres clé avant combustion : composition chimique et aérodynamique dans la préchambre.

Une deuxième phase verra la réalisation de calculs réactifs (avec combustion) des solutions jugées à meilleur potentiel issues de la première phase.

Profil recherché :

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

Connaissances souhaitées : combustion, mécanique des fluides, thermodynamique, énergétique, simulation numérique, moteurs, connaissance nécessaire d’un langage informatique (Python, Matlab, C++), Linux.


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