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

Aerodynamic and thermal modelling of air intake in motored engin

U.R. Mécanique Appliquée Ingénierie et Industrialisation, ENIT, BP 37, Le Belvédère, 1002 Tunis, Tunisie

Auteur de correspondance : Jamel.bessrour@enit.rnu.tn

Reçu : 23 Mai 2006
Accepté : 26 Mars 2008

Résumé

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.

Abstract

We present in this paper a study on flow evolution during intake stroke in the axial plane of a two valve motored engine cylinder, using a finite-elements numerical method with movable boundary. The movable boundary computation field includes simultaneously the intake port, the inlet valve area and the combustion chamber. An arbitrary Lagrangian-Eulerian kinematics description method (ALE) is adopted to describe the flow and thermal fields, considering the interface movement between the fluid and both inlet valve and piston. The evolution and establishment process of tumbling vortical structures and thermal field in the symmetry axial plane is presented. The modelling adopted in this study leads to a reasonable precision numerical simulation in comparison with experimental results recently published.