Jan 2019 – PhD / Thèse : Simulation numérique des jets de gouttes pour les injecteurs essence multitrous

La formation du mélange dans les moteurs à allumage commandé est un ensemble de processus physiques extrêmement complexes.

La thèse abordera ce problème par la modélisation et la simulation numérique fluide : L’approche moyenne RANS (« Reynolds Averaged Navier-Stokes ») est bien adaptée à un calcul rapide mais recalibré, non completement prédictif. L’approche LES (« Large Eddy Simulation ») est bien adaptée à un calcul du jet de gouttes dans des conditions de validation prototype (chambre de contrepression sans piston par exemple). Ce calcul peut être prédictif

Dans les deux cas la simulation numérique de jet de gouttes doit prendre en compte l’aspect multiphysique (écoulement fluide, thermique, changement de phase) et l’aspect multi-échelles : les phénomènes à l’échelles de la goutte sont considérés par des sous-modèles. La thèse de F. Giussani s’est focalisée sur les simulations air-vapeur-liquide dans la buse d’injection (Piscaglia et al.,2018 ; Giussani et al., 2019), simulations dont le résultat est la condition limite d’entrée possible des simulations de spray, et qui ont été validées sur des cas de buse transparentes (voir figure ci-dessous).

Les points clefs à lever vont être :

  1. Les conditions transsoniques (très haute pression) : les sous-modèles devront être revus en conséquence si besoin.
  2. L’interaction jet à jet, précédemment abordée avec succès (Thèse CIFRE de M Khan et al., 2012-2015), devra être reprise et étendue aux nouvelles conditions. En particulier, des perspectives de modélisation intéressante ont été entrevues dans les travaux précédents sur l’entrainement d’air autour d’un jet, puis dans un ensemble de jets de gouttes.
  3. Les conditions transitoires ont été abordées jusqu’à présent uniquement via une recalibration numérique tenir compte de l’ouverture et de la fermeture de l’injecteur, ou pour tenir compte de conditions non-usuelles, telles qu’un déplacement non-centré de la buse d’injection. Cette approche empirique doit être progressivement remplacée par une approche prédictive.

 

La thèse n’est pas orientée vers l’implémentation numérique de modèles, cet aspect étant un sujet en soit. Basée sur les développements précédents, elle se focalisera sur l’interaction entre sous-modèles, l’analyse de sensibilité et le travail des conditions aux limites (conditions d’entrée).

La maitrise des incertitudes (constantes des modèles, erreur de mesures, variabilité dans les prototypes) doit permettre de proposer une approche robuste et mathématiquement cohérente par une approche stochastique type bayésienne ou chaos polynomial.

Le logiciel retenu est le logiciel opensource OpenFoam, une utilisation du logiciel commercial (boite noire) est envisagé pour les applications RANS applicatives.

Le caractère industriel de la thèse CIFRE sera proposé 1) durant un temps limité (quelques mois au total pour toute la thèse) où le doctorant sera inséré dans un contexte industriel pour supporter une équipe projet où il pourra appliquer les méthodes développées 2) répondre à des questions applicatives émergeant durant le cours de la thèse où il pourra amener son expérience et les outils qu’il aura développé.

Début : juin 2019

Profil : ingénieur Mécanique des fluides, dominante numérique

Candidatures : CV + lettre de motivation à jerome.helie@continental-corporation.com