Sujet de thèse: ETUDE EXPERIMENTALE ET MODELISATION NUMERIQUE D’UN TURBOCOMPRESSEUR EN REGIME PULSE

Le Laboratoire de Mécanique de Lille et le Département Turbocompresseur du CRITTM2A recherchent un doctorant de profil mécanique/énergétique afin de réaliser une thèse sur les performances de turbocompresseurs.

Cette thèse sera dirigée par Antoine DAZIN, professeur au Campus ENSAM de Lille. Un partenariat avec la société RENAULT permettra d’apporter un support technique important pour le bon déroulement des travaux de simulation.

Contexte :

Le Département d’essais Turbocompresseur du CRITTM2A réalise de nombreux tests sur des turbocompresseurs automobile, aéronautique, poids lourd et racing (mesures de performances, choc thermique, cycles de fatigue, test d’éclatement de roue compresseur/turbine, …). L’innovation et le développement des groupes motopropulseurs de demain passent également par l’innovation dans les moyens d’essais. C’est dans cette direction que le CRITTM2A s’est lancé en proposant des thèses CIFRE dans le cadre d’études de Recherche et Développement.

L’équipe ER2 du Laboratoire de Mécanique de Lille a une expertise dans le domaine du fonctionnement des turbomachines en régime transitoire (démarrage rapide, régimes fluctuants). Cette équipe a notamment menée de nombreuses études sur la caractérisation et la modélisation des machines fonctionnant dans ce type de régime.

L’un des problèmes rencontré dans la caractérisation des turbocompresseurs est qu’ils sont, la plupart du temps, testés en régime permanent alors qu’en conditions de fonctionnements réels, ces machines ont une alimentation issue de la chambre de combustion, qui est par nature pulsée. De sérieux doutes existent, dans la communauté scientifique et chez les industriels du domaine, quant à la validité de l’utilisation des résultats obtenus en régime stationnaire pour prédire la performance des turbocompresseurs en régime pulsé.

Le CRITT M2A et le Laboratoire de Mécanique de Lille se sont associés sur ce sujet pour une première thèse, soutenue en décembre 2017, et qui a été réalisée dans le cadre d’un contrat CIFRE. Celle-ci a porté sur la réalisation d’un banc d’essai innovant permettant de simuler un flux d’échappement moteur, et sur l’exploitation de ce dispositif en vue de caractériser les performances de la turbine d’un turbocompresseur en régime pulsé.

Objectifs de la thèse :

Le sujet proposé est directement dans la suite de cette première thèse et vise en particulier à répondre aux questions suivantes :

- Quels sont les impacts des pulsations de pressions dégagées par un moteur à combustion interne sur les performances d’un turbocompresseur automobile ?

- Doit-on remettre en cause l’hypothèse de « quasi-stationnarité » qui est faite aujourd’hui en simulation pour analyser le comportement d’un turbocompresseur en régime pulsé ?

- Peut-on proposer des modèles plus pertinents qui prennent en compte la physique associée aux pulsations existantes en alimentation de la turbine.

Dans un premier temps, la nouvelle étude portera sur l’impact des pulsations de pression sur les performances de la turbine et du compresseur d’un turbocompresseur mono-scroll standard. Dans un second temps, une simulation sous GTPower ainsi qu’une comparaison des résultats issus des essais et de la simulation seront à effectuer. Les différences entre ces résultats, s’il y en a, devront être interprétées et critiquées dans le but de valider ou d’invalider l’hypothèse « quasi stationnaire » faite en simulation. L’ensemble de ces travaux de comparaison devra ensuite être effectué sur un second spécimen de type « twin-scroll » ou « dual volute ».

A travers ces différentes études, l’intérêt industriel est de savoir si les méthodes actuelles de dimensionnement et de design des turbocompresseurs utilisant l’hypothèse de « quasi-stationnarité » est viable ou si au contraire il doit être remis en cause de façon à améliorer la conception en vue d’une utilisation en régime pulsé réel.

Lieu du déroulement la thèse :

CRITT M2A et Campus ENSAM de Lille

Profil recherché

Master 2 ou Elève ingénieur de très bon niveau ayant des compétences certaines en Mécanique des Fluides et/ou énergétique. Un goût pour le travail expérimental est indispensable.

Contact :

Adrian MIGUEL SANCHEZ : This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Patrick DUPONT : This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.