Post on 11-Sep-2018
UTILISATION DE GT-Suite EN THERMIQUE MOTEUR Exemple d’utilisation ODILLARD Laurent & LEVASSEUR Aurélien
Version 00 – 25/03/2013
I 25/03/2013
UTILISATION EN THERMIQUE MOTEUR Rencontre Utilisateurs GT-POWER 2013
1. Utilisation de GT-Suite en thermique moteur
2. Exemple le calcul d’une face avant véhicule
Description de la méthodologie 0D
Résolution avec Cool3D
3. Modélisation d’une ligne d’air de suralimentation
Utilisation de GEM3D
Exemple de connexion avec des sous modèle.
4. Utilisation en calcul instationnaire.
Objectif et rôle du calcul instationnaire
Couplage Faible 1D/3D
Couplage Fort 1D/3D
Comparaisons des méthodologies
5. Conclusions
2
I 25/03/2013
UTILISATION DE GTSUITE EN THERMIQUE MOTEUR Domaine d’application
3
CAC
EGR
Front End
Doseur
Vanne EGR
FACE AVANT VEHICULE
Version 00 – 25/03/2013
I 25/03/2013
EXEMPLE DE CALCUL DE FACE AVANT Description de la méthodologie 0D
5
Co
nd
en
seu
r C
AC
Rad
iate
ur
BT
(O
pti
on
)
Ra
dia
teu
r H
T
Pe
rte
de
ch
arg
e
co
mp
art
ime
nt
mo
teu
r
Pe
rte
de
ch
arg
e d
e la
ca
lan
dre
en
fa
ce
ava
nt
Cp in Cp Out
Cp in dPcalandre Echangeurs GMV dP moteur Cp out
Equatio
n
P = a.Qv² + b Qv
Courbes caractéristique,
Datasheet, résultats d’essai…
P = c.Qv² + d Qv
Vale
urs
Valeur assez
usuelle de
0.8 à 0.9)
Coefficients a & b
très variables
suivant la géométrie
Produit Valeo dont les
caractéristiques sont supposées
être parfaitement connue et
maîtrisées
Coefficients c & d
variables suivant la
géométrie
Valeur assez
usuelle de -0.1
à -0.2)
Rq
Valeurs
relativement
fiable
Nécessite un
recalage avec un
essai soufflerie
Nécessite un recalage
avec un essai soufflerie
Valeurs
relativement
fiable
2
2VCpP
2
2VCpP
I 25/03/2013
EXEMPLE DE CALCUL DE FACE AVANT Résolution avec cool 3D (1/2)
Maquette numérique Extraction des géométries principales dans cool3D
Génération du modèle GTise
6
I 25/03/2013
EXEMPLE DE CALCUL DE FACE AVANT Résolution avec cool 3D (2/2)
Modèle 2D de la face avant
Application des conditions aux limites
Résolution
7
LIGNE D’AIR DE SURALIMENTATION
Version 00 – 25/03/2013
I 25/03/2013
MODELISATION D’UNE LIGNE D’AIR DE SURALIMENTATION. Utilisation de GEM3D
9
Maquette numérique Extraction des géométries
principale dans Gem3D Génération du modèle
GTise
Paramétrage de chaque
composants (application des
matériaux, Twallsolver, etc…
I 25/03/2013
MODELISATION D’UNE LIGNE D’AIR DE SURALIMENTATION. Connexion des sous modèle
Boucle BT
Modèle
moteur
Ligne d’air indirect
Modèle
moteur
Ligne d’air direct
Case 1 : Direct charge air cooling Case 2 : Indirect charge air cooling
10
Modèle de face avant Modèle de face avant
UTILISATION POUR LE CALCUL CFD INSTATIONNAIRE
Version 00 – 25/03/2013
I 25/03/2013
CALCUL CFD INSTATIONNAIRE Objectif et rôle du calcul instationnaire
12
Equilibrer les débits et températures d’air de suralimentation vers chaque cylindre
Equilibrer les taux de gaz d’échappement en recirculation (EGR HP Aval WCAC).
Prise en compte des vitesses d’air locales
dans l’échangeur pour connaître le champ
de température en sortie.
Amélioration du mélange du gaz
d’échappement (EGR Haute pression)
position / taille / débit des trous d’injection
Objectifs :
Rôle du calcul CFD
WCAC
Inlet
Outlets
Le calcul nécessite d’être liée au 1D pour
utiliser des conditions amont et aval correctes
I 25/03/2013
COUPLAGE FAIBLE Couplage faible 1D/3D
13
Extraction des données du modèle Gtise en amont et en aval de la ligne d’air
Génération du modèle Star-CCM+
Condition limit
instationnaire
Mise en place de condition
limites instationnaire à partir des
données du calcul 1D
Extraction des valeurs
de débit et température au
cours d’un cycle
Modèle moteur
Ligne d’air de
suralimentation
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
WCAC
Domaine de calcul
Rail EGR
I 25/03/2013
COUPLAGE FORT Couplage fort 1D/3D
14
Adaptation du
modèle GTise
Adaptation du
modèle CFD
Calcul couplé
GTise <> Star-CCM+
Pré-cycles GTise Cycles
couplés
Mise en correspondance
des espèces de la CFD et du
calcul 1D
Mise en correspondance
des conditions limites avec
les composants 1D
Ajout des connecteurs CFD
et d’un composant CFD
Connexion en amont et aval
de la ligne d’air de
suralimentation
Modèle moteur
Composant CFD
Connecteur CFD
I 25/03/2013
COMPARAISON DES METHODOLOGIES Couplage faible / fort
15
Permet de calculer les taux de gaz de
recirculation en sortie de ligne d’air à
moindre coût.
Donne des résultats souvent très
proches du calcul fortement couplé
Stratégie d’application en projet:
Prends en comptes toutes les interactions
( ligne d’air <> moteur )
Nécessite de 2 à 4 fois plus de temps de
calcul (interaction entre les logiciels /
convergence)
Temps de calcul très variable suivant la
complexité du modèle GTise (avec ou sans
turbomachine, contrôle moteur, etc…)
Couplage fort: Couplage faible:
Pré-dimensionner certains composants en utilisant des calcul stationnaires.
Utiliser le couplage faible pour obtenir une solution satisfaisant les critères
d’équilibrage poste à poste.
Vérifier avec le couplage fort que l’intégration ne change pas les résultats.
I 25/03/2013
CONCLUSION Valeo
16
Permet de réduire le nombre d’hypothèses pour le calcul de la thermique face avant.
Permet, après recalcule, le reconstruire un modèle simplifié 0D plus rapide et plus
souple d’utilisation.
Améliore la compréhension de l’écoulement de l’air dans le module de face avant.
Prise en compte des caractéristiques acoustiques de la ligne d’air (impact des
longueurs de tuyaux) et des échanges thermiques « parasites » en amont et en aval de
l’échangeur.
Quantification de l’impact des pertes de charge et de la performance thermique des
échangeurs sur le fonctionnement moteur (PMIBP, Impact NOx, PME, etc…).
Aide à la conception des composants par la prise en compte des écoulements réels
(couplage CFD / 1D dans le cas des collecteurs d’admission).
Visualisation des phénomènes locaux (Distribution EGR, arrosage faisceau, etc…).
Utilisation de Cool3D pour la modélisation de la Face avant véhicule :
Utilisation de GTise pour la modélisation Ligne d’air de suralimentation / Couplage CFD :
MERCI