Simulation dynamique d’un moteur : cas du Stirling de type gamma

Abstract

La modelisation et la simulation numerique permettent une exploration des differents parametres de controles afin d’identifier les conditions et geometries optimales de fonctionnement des systemes. Cette approche permet entre autre d’obtenir les valeurs instantanees des grandeurs physiques locales. Ces outils numeriques progressent et traitent des systemes de plus en plus complexes confortes par la progression des puissances des ordinateurs. Nous decrirons dans le present travail le cas de moteurs alternatifs de type Stirling, a combustion externe et regeneration. Ces moteurs constituent une solution pour la conversion efficace des energies renouvelables et des chaleurs perdues en travail. La simulation de tels systemes en regime etabli permettra d’en deduire les energies echangees et de demontrer que ces moteurs offrent un bon rendement de fonctionnement, tout en presentant une grande souplesse d’adaptation. L’optimisation des machines est fortement liee a leurs parametres geometriques et physiques (dimensions, materiaux, coefficient de transfert de chaleur, etc.) ce qui peut engendrer un cout important pour les differents prototypes. La simulation numerique permettra la prediction du cycle au cours du temps et donnera acces aux valeurs du travail ainsi que le rendement de la machine simulee. Cette demarche identifiera les zones de fonctionnements optimaux et reduira le nombre de prototypes et du meme coup le cout du projet. La modelisation s’appuie sur la resolution des equations de conservation d’ecoulements compressibles anisothermes dans un moteur LTD en domaine bidimensionnel (2D, moteur suppose axisymetrique afin de faciliter l’illustration). En guise de validation l’un des resultats obtenus numeriquement est confronte aux resultats experimentaux obtenus sur un prototype moteur de demonstration. Le bon accord constate sur le cycle p -V illustre l’interet methodologique.