Contribution à la modélisation 0D de la combustion Diesel: Application au Biodiesel

Résumé

La conception et le suivi des moteurs diesel modernes fonctionnant à l’aide de carburants alternatifs exigent des modèles fiables qui peuvent valablement remplacer les essais expérimentaux et prédire leurs caractéristiques de fonctionnement pour différentes conditions de charge. Bien qu'il existe une multitude de modèles appliqués à la combustion diesel, les modèles 0D phénoménologiques présentent les avantages de donner des résultats précis avec des temps d’exécution relativement courts. Ces modèles sont utiles pour la prévision des caractéristiques de pulvérisation du combustible et de l'état instantané des produits de combustion. Cependant, on note une certaine rareté dans la littérature scientifique, d'applications de ce type de modèle pour la combustion des Biodiesels dans les moteurs diesel. Ce travail porte sur l'élaboration, la validation et l'application à la combustion d’un Biodiesel local, d'un modèle 0D phénoménologique de simulation de la combustion diesel. Ce travail traite de certains aspects spécifiques à la modélisation de la combustion diesel tels que traités dans la littérature, à savoir : le compromis entre temps d’exécution, la précision et la simplicité des modèles; la réduction du nombre de constantes empiriques ; la prédiction de la cinétique de combustion sans données expérimentales préalables au calibrage du modèle ; la capacité à simuler pour différents points de fonctionnement les paramètres thermodynamiques des produits de combustion, de pulvérisation du carburant et d’émissions polluantes ; la capacité à simuler les paramètres du moteur diesel lors d’un fonctionnement au Biodiesel pour différents régimes de fonctionnement. Le modèle est implémenté en utilisant une approche à chimie tabulée sous code Matlab. Le modèle proposé prédit la pulvérisation du combustible, la combustion dans le cylindre et les émissions d’oxydes d’azote(NOx). Le modèle est principalement basé sur le modèle d'évaporation et pulvérisation de Razlejtsev, le modèle de dégagement de chaleur à double fonction de Wiebe de Watson et le modèle de combustion à chimie tabulée d’Olikara et Ferguson. Les émissions de NOx sont calculées à partir du mécanisme étendu de Zeldovich, les transferts thermiques et le délai d’auto inflammation sont également pris en compte dans le modèle. Le modèle est validé expérimentalement et les résultats présentent une bonne adéquation tant pour la modélisation de la combustion diesel conventionnelle que celle du Biodiesel. Le temps d’exécution du modèle est d‘environ 25 secondes pour un cycle complet. Il a également été montré que notre modèle est stable pour un pas de temps variable et que les données thermochimiques des carburants de substituts usuels peuvent également être utilisées de manière effective pour le modèle.

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