Etude aérodynamique et thermique d'un turbocompresseur de suralimentation automobile (mesures locales et globales)

Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet PREDIT DIAMS (Diagnostic Avancé de la Modélisation de Suralementation) qui associe plusieurs acteurs industriels (PSA Peugoet Citroën, Renault, et Borg Warner Turbo & Emission System) et académiques (Laboratoire de Mécanique des Fluides de l'Ecole Centrale de Nantes, Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon et le laboratoire de Turbomachine du Conservatoire National des Arts et des Métiers de Paris). Dans la perspective de plusieurs objectifs industriels concernant la compréhension des effets aérodynamiques et thermiques sur le système de suralimentation, et après une étude bibliographique détaillée, deux axes sont dégagés: l'étude et la compréhension de l'effet des différentes géometries de la bouche d'air sur le fonctionnement du compresseur et l'influence des transferts thermiques sur le fonctionnement du compresseur et de la turbine. La première partie est justifiée par la limitation spaciale dans la zone du sous capot imposant l'utilisation de connections courbés en entrée turbocompresseur et générant ainsi le flux non-uniforme en entrée des roues du compresseur. Dans cette partie une double analyse de mesures globales (à partir des champs de fonctionnement du compresseur) et locales (profils d'écoulement à l'aide des mesures LDA) permet d'expliquer les différentes influences et par la suite d'identifier les paramètres responsables. La problématique de la deuxième partie réside par la non prise en compte des transferts thermiques dans les calculs de simulation moteur. Ces transferts se font généralement entre d'une part la turbine et le corps central, l'huile de lubrificztion et le compresseur et d'autre part avec tout l'environnement sous-capot. Dans cette partie une double analyse expérimentale basée sur des mesures globales et locales a été couplée à une modélisation semi-analytique. Cette méthodologie permet d'expliquer l'effet des transferts thermiques sur le comportement de la turbomachine.This work is a part of a PREDIT project entitled DIAMS (Avanced Diagnostic of Turbocharging) which associats different industrial actors (PSA Peugoet Citroën, Renault, et Borg Warner Turbo & Emission System) and academics (Laboratory of Fluid Mechanics at the Ecole Centrale de Nantes, Laboratory of Fluid Mechanics ans Acoustics at the Ecole Centrale de Lyon and the Laboratory of Turbomachine of the Conservatoire National des Arts et des Métiers de Paris). In the context of several industrial targets regarding the understanding of aerodynamic and thermal effects on the turbocharging systems, and after a detailed literature review, two thematic are identifeid: the study and understanding of the effect of different geometries of the air loop on the compressor operation and the influence of heat transfer on the operation of the compressor and turbine. The first part is justified by the lilited space in the under hood area requiring the use of curved input connections at the compressor inlet generating a non-uniform flow at the inlet of the compressor wheel. In this part, a double analysis of global measurement (relying on compressor performance map) and local measurement (relying on flow charactreristics using LDA measurements) can explain the differents influences and identtify the responsible parameters. The second part of the problem lies in not taking into account the heat transfer calculations during engine simulation. Such transfers happen usually between the turbine, the main body, the lubrificating oil and the compressor in addition to the transfers to the under-hood environment. In this part, two experimental analyses based on glocal and local measurements have been coupled to a semi-analytical modeling. This methodology helps to explain the effect of heart transfer on the turbocharger performance.NANTES-Ecole Centrale (441092306) / SudocSudocFranceF

Étude et modélisation des ondes de pression dans les géométries complexes (application à la simulation du fonctionnement d'un moteur à combustion interne)

Cette thèse traite des phénomènes de propagation des ondes de pression dans les systèmes d'admission et d'échappement des moteurs à combustion interne. Ces derniers sont constitués d'éléments tubulaires reliés entre eux par différents type de singularités (coude, jonction, collecteur, boîtier papillon,) qui affectent la forme des ondes engendrées par l'ouverture et la fermeture des soupapes. La démarche mise en œuvre pour comprendre et analyser les phénomènes observés consiste à améliorer le logiciel SELENDIA (développé au laboratoire) simulant le fonctionnement d'un moteur complet. L'objectif est de remplacer la méthode de vidange remplissage pour les systèmes d'admission et d'échappement par une modélisation unidimensionnelle. La première étape repose sur la détermination du schéma numérique le mieux adapté à la résolution des équations de la dynamique des gaz. Puis, chacune des singularités est caractérisée par une étude au moyen d'un code de calcul CFD accompagnée d'une validation expérimentale sur un tube à chocs. L'ensemble des modèles développés est ensuite intégré au sein du logiciel de simulation du fonctionnement des moteurs. La validation de toute la procédure est finalement réalisée par comparaison avec des mesures effectuées sur un moteur test, instrumenté spécifiquement pour cette étude. Le logiciel ainsi obtenu se présente comme un moyen d'analyse des phénomènes observés au banc d'essais, mais aussi d'assistance à la conception et à l'optimisation des moteurs à combustion interne.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANTES-Ecole Centrale (441092306) / SudocSudocFranceF

Developing advanced plant models for better powertrain controls

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Characterization of a thermoelectric generator prototype using Silicon-Germanium TE modules in real internal combustion engine environment

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Characterization of a thermoelectric generator prototype using Silicon-Germanium TE modules in real internal combustion engine environment

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Optimization and characterization of a thermoelectric generator prototype for marine engine application

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Effect of engine exhaust gas pulsations on the performance of a thermoelectric generator for wasted heat recovery: An experimental and analytical investigation

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Étude des performances de modules thermoélectriques pour application maritime

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Experimental analyses of thermoelectric generator behavior using two types of thermoelectric modules for marine application

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