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Étude aérothermique de l'admission d'air dans un cylindre par une méthode de description arbitraire Lagrange-Euler

Published online by Cambridge University Press:  12 July 2008

Jamel Bessrour
Jamel Bessrour*
Affiliation:
U.R. Mécanique Appliquée Ingénierie et Industrialisation, ENIT, BP 37, Le Belvédère, 1002 Tunis, Tunisie
*
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Abstract

Une analyse numérique du processus d'évolution de l'écoulement dans le plan axial d'un cylindre d'un moteur à deux soupapes et quatre temps pendant la course d'admission est effectuée en utilisant une méthode d'éléments-finis pour un problème à frontières mobiles. Le domaine de calcul, à géométrie variable, inclut simultanément le conduit d'admission, la région de la soupape et la chambre de combustion. Le mouvement des interfaces entre le fluide, le piston et la soupape a été considéré. La méthode Lagrangienne Eulérienne Arbitraire (ALE) a été utilisée pour décrire les champs aérodynamique et thermique. Deux modèles d'interpolation des vitesses de maillage ont été adoptés : l'un est rattaché au mouvement du piston et l'autre à celui de la soupape. Le processus d'évolution et d'établissement des diverses structures tourbillonnaires et du champ thermique dans le plan axial du cylindre, caractérisé par une chambre hémisphérique et des soupapes latérales, est présenté. Cette étude a montré que la modélisation adoptée conduit à une simulation numérique avec une précision raisonnable en comparaison avec les résultats expérimentaux publiés récemment.

Keywords

Motored engineintakeflowthermalnumerical simulationALE methodtumbleMoteur à combustion interneadmissionaérothermiquesimulation numériqueméthode ALEtumble
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 9 , Issue 3 , May 2008 , pp. 237 - 251
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2008

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References

Arcoumanis, C., Bicen, A.F., Whitelaw, J.H., Measurement in a motored four stroke reciprocating model engine, J. Fluids Eng. 104 (1982) 104–235
K.Y. Kang, R.D. Reitz, Intake flow structure and swirl generation in a four-valve Diesel engine, Spring Technical Conference, ASME 1999, 32-2. Paper No. 99-ICE-182, (1999)
P. Snauwaert, R. Sierens, Experimental study of the swirl motion in direct injection Diesel engines under steady state flow conditions, SAE 860026, 1986
G. Tippelmann, A new method of investigation of swirl ports, SAE 770404, 1977
Gazeaux, J., Thomas, D.G., Caractérisation du mouvement de rotation de l'air en écoulement stationnaire dans un mono-cylindre Diesel en fonction des conditions d'admission, Entropie 234 (2001) 13–19
Yun, J.-E., New evaluation indices for bulk motion of in-cylinder flow trough intake port system in cylinder head, Proc. ImechE, Part D: J. Automobile Eng. 216 (2002) 513–S21
Heywood, J.B., Fluid motion within the cylinder of internal combustion engines, ASME J. Fluids Eng. 109 (1987) 3–35 CrossRef
A. Ekchian, D.P. Hoult, Flow visualization study of the intake process of an internal combustion engine, SAE paper 790095, Warrendale, PA, USA, 1979
T. Hirotimi, I. Nagayama, S. Kobayashi, T. Yamamasu, Study of induction swirl in a spark ignition engine, SAE paper 810496, Warrendale, PA, USA, 1981
C. Arcoumanis, A.F. Bicen, N.S. Vlachos, J.H. Whitelaw, Effects of flow and geometry boundary conditions on fluid motion in a motored IC model engine, Proc. Institution Mech. Eng., 196, 1982, pp. 1–10
Liou, T., Saltavicca, D.A., Cycle resolved LDV measurements in a motored IC engine, ASME J. Fluids Eng. 107 (1985) 232–240 CrossRef
S. Nadarajah, S. Balabani, M.J. Tindal, M. Yianneskis, The effect of swirl on the annular flow past an axisymmetric poppet valve, Proc. Institution Mech. Eng., Part C, 212, 1998, pp. 473–484
M. Raffer, C.E. Willert, J. Kompenhans, Particle Image Velocimetry – A Practical Guide, Springer, Berlin, 1998
Adrian, R., Particle-imaging techniques for experimental fluid mechanics, Annual Rev. Fluid Mech. 23 (1991) 261–304 CrossRef
Khalighi, B., Study of the intake tumble motion by flow visualization and particle tracking velocimetry, Exp. Fluids 10 (1991) 230–236 CrossRef
J. Lee, P.V. Farrel, Intake valve flow measurements of an IC engine using particle image velocimetry, SAE paper 930480, Warrendale, PA, USA, 1993
G. Valentino, D. Kaufman, P.V. Farrel, Intake valve flow measurement using PIV, SAE paper 932700, Warrendale, PA, USA, 1993
E. Rouland, A. Floch, A. Ahmed, D. Dionnet, M. Trinite, Characterization of intake generated tumble flow in 4-valve engine using cross-correlation particle image velocimetry, Proc. Eighth International Symposium on Flow Visualization, 1998, pp. 195.1–195.15
Huang, R.F., Huang, C.W., Yang, H.S., Lin, T.W., Hsu, W.Y., Topological flow evolutions in cylinder of motored engine during intake and compression strokes, J. Fluids Struct. 20 (2005) 105–127 CrossRef
A.D. Gosman, Y.Y. Tsui, A.P. Watkins, Calculation of three dimensional air motion in model engines, SAE 840229, 1984
T. Wakisaka, Y. Shimamoto, Y. Issihiki, Three-dimensional numerical analysis of in- cylinder flows in reciprogating engines, SAE 860464, 1986
W. Brandstätter, R.J.R. Johns, G. Wigley, The effect of inlet port geometry on in- cylinder flow structure, SAE 850499, 1985
H. Schapertons, F. Thiele, Three dimensional computations for flowfields in DI piston bowls, SAE 860464, 1986
T. Wakisaka, Y. Shimamoto,Y. Issihiki, Three-dimensional numerical analysis of in-cylinder flows in reciprogating engines, SAE 860464, 1986
S. Aita, A. Tabbal, G. Munk, N. Monmayeur, Y. Takenka, Y. Aoyagi et al., Numerical simulation of swirling port-valve-cylinder flow in Diesel engine, SAE 910263, 1991
Raghay, S., Hakim, A., Simulation numérique d'un écoulement dans un moteur alternatif, Entropie 206 (1997) 33–42
Giovanni, A., Karaginnis, F., Caractérisation des grosses structures rotationnelles de l'écoulement dans le cylindre du moteur alternatif par la méthode des tourbillons aléatoires, Entropie 139 (1988) 48–58
Mao, Y., Buffat, M., Jeandel, D., Simulation of the turbulent flow inside the combustion chamber of a reciprocating engine with a finite element method, J. Fluid Eng. 116 (1994) 363–369 CrossRef
A. Chen, A. Veshagh, S. Wallace, Intake flow predictions of a transparent DI Diesel engine, SAE 981020, 1998
B. Dillies, A. Ducamin, L. Lebrere, F. Neveu, Direct injection Diesel engine simulation: a combined numerical and experimental approach fro aerodynamics to combustion, SAE 970880, 1997
Celik, I., Yavuz, I., Smirnov, A., Large eddy simulations of in-cylinder turbulence for internal combustion engines: a review, Int. J. Engine Res. 2 (2001) 119–148 CrossRef
Payri, F., Benajes, J., Margot, X., Gil, A., CFD modeling of the in-cylinder flow in direct-injection Diesel engines, Comp. Fluids 33 (2004) 995–1021 CrossRef
S. Gounand, Rapport DMT/97/, CEA/Saclay