II.3. Etude de transfert de chaleur dans un piston
moteur : (Exemple d'un article scientifique) :
En 7 juillet 2016, un article scientifique qui aborde
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une analyse du transfert de chaleur dans un piston d'un
moteur
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à combustion interne à l'aide de Comsol
Multiphysics: une étude de cas de trois cycles, a été
publiée dans : « International Journal of Scientific &
Engineering Research ».
L'analyse portait essentiellement sur l'état transitoire
de la convection forcée et du transfert de chaleur par conduction. Comme
condition initiale, les distributions de température ont
été considérées le long du piston dans une plage de
523K - 673K.
Dans cette analyse, la géométrie du modèle
du piston a été réalisée avec le logiciel AutoCAD
software, laquelle été importé sur le logiciel COMSOL
Multiphysics en utilisant Autodesk INVENTOR.
Le problème étudié était les
problèmes de transfert de chaleur en 3D, transitoire et dépendant
du temps avec flux laminaire. La chaleur est transférée par
conduction à travers la paroi du cylindre dans le piston, où il y
a un mélange air-carburant et libéré par convection
à la paroi du cylindrer, conduit à travers la paroi et rayonne
sur l'arrondi. On suppose que le débit est laminaire, transitoire et
incompressible.
Les matériaux utilisées étés :
L'alliage d'aluminium 6061, l'essence et l'air ont été
sélectionnés sur le navigateur de matériaux et les valeurs
des paramètres sélectionnés ont été fournies
sur le contenu du matériau.
Le maillage choisi était Tétraédrique
libre. Le maillage terminé se compose de 86225 éléments et
le nombre de degrés de liberté résolus était de
18553 en 367 s
CHAPITRE II Simulation thermomécanique du
piston
21
Dans la fenêtre « Model Builder », une
étude dépendante du temps a été choisie dans une
plage de «0, 0,1, 10», dans le champ d'édition, avant que tous
les tracés de température (ht) ne soient mis à jour
à un solveur discret temporel. L'étude a ensuite
été calculée pour le post-traitement et la
visualisation.
II.3.1.Les résultats obtenus :
En mode post-traitement, différents types de
tracés ont été obtenus à partir d'ensembles de
paramètres sélectionnés, qui on aider à obtenir les
résultats suivants :
A 0s :
Le piston reste chaud à 562,15K en 0 seconde. Le
transfert de chaleur n'a pas encore eu lieu à ce moment. [14]
Apres 1.28 minutes :
Le piston est dans mélange air-carburant. Pendant ce
temps, la température du piston est passée de 562,97K à
562,98K. Cependant, l'augmentation n'est pas significative car le transfert de
chaleur n'a pas encore eu lieu à 1,28 minute. A ce moment, le
pourcentage de carburant dans le mélange est plus comparé
à celui de l'air. [14]
Apres 1.7 minutes:
Le piston reçoit plus d'admission d'air dans le
mélange. Ainsi, la température du piston est passée de
562,87K à 562,9K. Plus d'air est admis alors que le piston est toujours
au point mort bas (PMB) à 1,7 minute. Ainsi, la distribution de
température commence à ce moment. [14]
Apres 4.22 minutes:
Le piston est au point mort haut (PMH). À ce stade, le
mélange air chaud-carburant est enflammé par la bougie
d'allumage. C'est le terme «coup de force». Ainsi, le piston est
chauffé au rouge et cela indique que la température du piston est
passée de 562,9K à 569,89K. Ceci est corroboré par le
gradient de température à 4,22 minutes [14] Apres 11.35
minutes:
Le piston retourne au PMB, ce qui lui donne de la place pour que
le transfert de chaleur ait lieu en 11,35 minutes. On a découvert que la
température est passée de 557,81K à 554,63K ce qui montre
qu'il y a encore des traces de chaleur à la puissance inférieure
du piston. Ceci indique que le piston n'a pas été
complètement transféré. 0,03 K de température n'a
pas encore été transféré. [14
CHAPITRE II Simulation thermomécanique du
piston
22
Âpres 11.36 minutes:
Le piston est complètement revenu au BDC, ce qui a
laissé de la place pour que la chaleur soit transférée
complètement en 11,36 minutes. On a découvert que la
température est passée de 557,81K à 554,63K ce qui montre
qu'il n'y a aucune trace de chaleur à la puissance inférieure du
piston[14]
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