UTILISATION DE GT-Suite EN THERMIQUE MOTEUR Exemple d utilisation

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1 UTLSATON DE GT-Suite EN THERMQUE MOTEUR Exemple d utilisation ODLLARD Laurent & LEVASSEUR Aurélien Version 00

2 UTLSATON EN THERMQUE MOTEUR Rencontre Utilisateurs GT-POWER 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

3 UTLSATON DE GTSUTE EN THERMQUE MOTEUR Domaine d application CAC Vanne EGR EGR Doseur Front End 3

4 FACE AVANT VEHCULE Version 00

5 EXEMPLE DE CALCUL DE FACE AVANT Description de la méthodologie 0D Perte de charge de la calandre en face avant Condenseur CAC Radiateur BT (Option) Radiateur HT Perte de charge compartiment moteur Cp in Cp Out Cp in dpcalandre Echangeurs GMV dp moteur Cp out Equation P = a.qv² + b Qv Courbes caractéristique, P = c.qv² + d Qv P Cp 2 Datasheet, résultats d essai 2 V P Cp 2 2 V Valeurs Rq Valeur assez usuelle de 0.8 à 0.9) Valeurs relativement fiable Coefficients a & b très variables suivant la géométrie Nécessite un recalage avec un essai soufflerie Produit Valeo dont les caractéristiques sont supposées être parfaitement connue et maîtrisées Coefficients c & d variables suivant la géométrie Nécessite un recalage avec un essai soufflerie Valeur assez usuelle de -0.1 à -0.2) Valeurs relativement fiable 5

6 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

7 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

8 LGNE D AR DE SURALMENTATON Version 00

9 MODELSATON D UNE LGNE D AR DE SURALMENTATON. Utilisation de GEM3D Maquette numérique Extraction des géométries principale dans Gem3D Génération du modèle GTise Paramétrage de chaque composants (application des matériaux, Twallsolver, etc 9

10 MODELSATON D UNE LGNE D AR DE SURALMENTATON. Connexion des sous modèle Case 1 : Direct charge air cooling Case 2 : ndirect charge air cooling Ligne d air direct Ligne d air indirect Boucle BT Modèle moteur Modèle moteur Modèle de face avant Modèle de face avant 10

11 UTLSATON POUR LE CALCUL CFD NSTATONNARE Version 00

12 CALCUL CFD NSTATONNARE Objectif et rôle du calcul instationnaire Objectifs : 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). Rôle du calcul CFD nlet Prise en compte des vitesses d air locales dans l échangeur pour connaître le champ de température en sortie. WCAC Amélioration du mélange du gaz d échappement (EGR Haute pression) position / taille / débit des trous d injection Outlets Le calcul nécessite d être liée au 1D pour utiliser des conditions amont et aval correctes 12

13 COUPLAGE FABLE Couplage faible 1D/3D Extraction des données du modèle Gtise en amont et en aval de la ligne d air Génération du modèle Star-CCM+ Ligne d air de suralimentation Domaine de calcul Condition limit instationnaire WCAC Rail EGR Modèle moteur Extraction des valeurs de débit et température au cours d un cycle Mise en place de condition limites instationnaire à partir des données du calcul 1D

14 COUPLAGE FORT Couplage fort 1D/3D Adaptation du modèle GTise Adaptation du modèle CFD Calcul couplé GTise <> Star-CCM+ Ajout des connecteurs CFD et d un composant CFD Connexion en amont et aval de la ligne d air de suralimentation Mise en correspondance des espèces de la CFD et du calcul 1D Mise en correspondance des conditions limites avec les composants 1D Pré-cycles GTise Cycles couplés Connecteur CFD Composant CFD Modèle moteur 14

15 COMPARASON DES METHODOLOGES Couplage faible / fort Couplage faible: 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 Couplage fort: 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) Stratégie d application en projet: Temps de calcul très variable suivant la complexité du modèle GTise (avec ou sans turbomachine, contrôle moteur, etc ) 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. 15

16 CONCLUSON Valeo Utilisation de Cool3D pour la modélisation de la Face avant véhicule : 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. Utilisation de GTise pour la modélisation Ligne d air de suralimentation / Couplage CFD : 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 (PMBP, mpact 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 ). 16

17 MERC

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