À la recherche de moteurs plus économes en carburant et plus propres
Parmi les technologies potentielles, pouvant constituer la base de futures automobiles peu polluantes et très efficaces, les nouvelles approches du processus de combustion, telles que l'autoallumage préréglé, semblent devoir jouer un rôle primordial. Cependant, la présence d'importantes variations dans les différentes pièces du moteur, à chaque cycle de combustion, reste l'un des facteurs limitant le potentiel d'application de ces nouvelles techniques. Un nouveau logiciel d'aide à la conception de moteurs a été créé, permettant une prévision correcte des effets d'un fonctionnement instable du moteur sur l'efficacité de la conversion d'énergie et les émissions polluantes en résultant. La simulation des grandes échelles (LES, pour Large Eddy Simulation) a particulièrement attiré l'attention des partenaires du projet LESSCO2, pour sa capacité à filtrer les cycles individuellement, et plus encore un filtrage spatial. Les techniques de simulation des grandes échelles LES apportent une vision beaucoup plus riche du flux dans le cylindre et de la combustion, par rapport aux équations largement utilisées de Navier-Stokes (RANS, pour Reynolds Averaged Navier-Stokes), car elles possèdent un potentiel de prédiction des effets instables haute fréquence. Avec l'objectif à long terme de créer un outil numérique de mécanique des fluides robuste, pouvant prédire la variabilité du cycle dans les moteurs à combustion interne, le code logiciel AVBP a été amélioré à l'Institut Français du Pétrole. Les travaux de recherche se sont axés sur la conservation des propriétés du code numérique quand le maillage de calcul se déforme avec le piston et les mouvements de soupapes, et sur une gestion du maillage avec CTI (Conditioned Temporal Interpolation). Étant donné que le code AVBP a été créé au départ pour les turbo compresseurs, des méthodes numériques modernes ont été installées pour gérer les limites mobiles d'une manière efficace en temps CPU, tout en évitant l'apparition de cellules ayant un volume négatif. De plus, une technique de gestion automatique du maillage a été développée pour les conditions de flux d'entrée/de sortie aux limites, ainsi qu'un modèle de combustion avec simulation des grandes échelles pour la combustion à autoallumage préréglé. Les premiers résultats de validation ont démontré des capacités accrues de résolution pour la simulation des grandes échelles par rapport aux équations multi composants compressibles de Navier-Stokes pour des grilles hybrides non structurées en deux et trois dimensions. Cet outil logiciel très innovant devrait ouvrir des perspectives précieuses pour la conception future des moteurs automobiles en fournissant un outil essentiel pour la compréhension de la mise en température des moteurs et son impact sur la conversion énergétique de l'essence.
