Modélisation des processus de combustion dans un moteur diesel
Les moteurs diesel offrent des économies considérables en termes de consommation de carburant et une viabilité certaine aux poids lourds, aux bus et aux équipements non routiers. La réduction des oxydes d'azote (NOx) et des particules fines émises par les gaz d'échappement des moteurs diesel reste cependant un défi technologique. Les ingénieurs font face à un problème d'optimisation multiparamètres dans lequel le carburant injecté à haute pression dans la chambre de combustion aide à réduire les émissions de suie, mais résulte en des niveaux plus élevés d'oxydes d'azote. Des outils numériques ayant des capacités de prédiction ont été développés durant le projet MINNOX afin de fournir les moyens essentiels pour équilibrer la consommation de carburant et la formation d'émissions. Des chercheurs du laboratoire de Volvo Technology Corporation ont œuvré vers une modélisation plus réaliste des écoulements turbulents limités par des parois. C'est une condition préalable pour la prévision précise du frottement des parois et du transfert de la chaleur, ainsi que pour fournir une limite fiable pour l'analyse thermique des composants. Les sous-modèles de chaque processus d'écoulement et de combustion se produisant au sein de la chambre de combustion ont tout d'abord été validés à l'aide de MERMAID, le résolveur d'écoulement interne de la dynamique des fluides computationnelle (CFD, de l'anglais Computational fluid dynamics). Ils couvrent les effets du transfert de la chaleur vers les pistons du moteur ainsi que la recirculation des gaz d'échappement, et semblent très précis sur toute une gamme de conditions de fonctionnement de moteurs. Ils se sont également prêtés à des améliorations qui pourraient à terme mener à des prévisions concernant la composition de la boue et des dépôts de carbone autour des pistons, étant donné que la vie de service du moteur est prolongée. En outre, la possibilité de travailler indépendamment d'un résolveur CFD a été explorée; des interfaces bien définies de résolveurs d'écoulement CFD disponibles dans le commerce (tels que le code STAR-CD très utilisé) ont été développées. Parallèlement, on a également gardé à l'esprit l'efficacité et la solidité requises par les ingénieurs lors des calculs par CFD des processus d'écoulement et de combustion.
