UTILISATION DE GT-Suite EN THERMIQUE MOTEUR

UTILISATION DE GT-Suite
EN THERMIQUE MOTEUR
Exemple d’utilisation
ODILLARD Laurent & LEVASSEUR Aurélien
Version 00 – 25/03/2013
UTILISATION EN THERMIQUE MOTEUR
Rencontre Utilisateurs GT-POWER 2013
1.
2.
Utilisation de GT-Suite en thermique moteur
Exemple le calcul d’une face avant véhicule


3.
Utilisation de GEM3D
Exemple de connexion avec des sous modèle.
Utilisation en calcul instationnaire.




5.
Résolution avec Cool3D
Modélisation d’une ligne d’air de suralimentation


4.
Description de la méthodologie 0D
Objectif et rôle du calcul instationnaire
Couplage Faible 1D/3D
Couplage Fort 1D/3D
Comparaisons des méthodologies
Conclusions
25/03/2013 2
I
UTILISATION DE GTSUITE EN THERMIQUE MOTEUR
Domaine d’application
CAC
Vanne
EGR
Doseur
25/03/2013 3
EGR
Front
End
I
FACE AVANT VEHICULE
Version 00 – 25/03/2013
Cp in
Perte de charge
compartiment moteur
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)
Nécessite un recalage
avec un essai soufflerie
Valeurs
relativement
fiable
Valeur assez
usuelle de
0.8 à 0.9)
Coefficients a & b
très variables
suivant la géométrie
Valeurs
relativement
fiable
Nécessite un
recalage avec un
essai soufflerie
2
V
Radiateur HT
P = c.Qv² + d Qv
Rq
Courbes caractéristique,
Datasheet, résultats d’essai…
Valeurs
P = a.Qv² + b Qv
Equation
Echangeurs
2
25/03/2013 5
GMV
dP moteur
Cp Out
dPcalandre
P  Cp 

Radiateur BT (Option)
Condenseur
Cp in
CAC
Perte de charge de la calandre
en face avant
EXEMPLE DE CALCUL DE FACE AVANT
Description de la méthodologie 0D
Cp out
P  Cp 
I

2
V 2
EXEMPLE DE CALCUL DE FACE AVANT
Résolution avec cool 3D (1/2)
Maquette numérique
25/03/2013 6
Extraction des géométries
principales dans cool3D
Génération du modèle
GTise
I
EXEMPLE DE CALCUL DE FACE AVANT
Résolution avec cool 3D (2/2)
Modèle 2D de la face
avant
25/03/2013 7
Application des
conditions aux limites
Résolution
I
LIGNE D’AIR DE
SURALIMENTATION
Version 00 – 25/03/2013
MODELISATION D’UNE LIGNE D’AIR DE
SURALIMENTATION. Utilisation de GEM3D
Maquette numérique
Extraction des géométries
principale dans Gem3D
Génération du modèle
GTise
Paramétrage de chaque
composants (application des
matériaux, Twallsolver, etc…
25/03/2013 9
I
MODELISATION D’UNE LIGNE D’AIR DE
SURALIMENTATION. Connexion des sous modèle
Case 1 : Direct charge air cooling
Case 2 : Indirect charge air cooling
Ligne d’air indirect
Ligne d’air direct
Boucle BT
Modèle
moteur
Modèle
moteur
Modèle de face avant
25/03/2013 10
Modèle de face avant
I
UTILISATION POUR
LE CALCUL CFD
INSTATIONNAIRE
Version 00 – 25/03/2013
CALCUL CFD INSTATIONNAIRE
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
Inlet
WCAC
Outlets
25/03/2013 12
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
Le calcul nécessite d’être liée au 1D pour
utiliser des conditions amont et aval correctes
I
COUPLAGE FAIBLE
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
0.025
Modèle moteur
0.02
0.015
Extraction des valeurs
de débit et température au
cours d’un cycle
0.01
0.005
0
-0.005
Mise en place de condition
limites instationnaire à partir des
données du calcul 1D
-0.01
25/03/2013 13
I
COUPLAGE FORT
Couplage fort 1D/3D
Adaptation du
modèle GTise
Ajout des connecteurs CFD
et d’un composant CFD
Connexion en amont et aval
de la ligne d’air de
suralimentation
Adaptation du
modèle CFD
Calcul couplé
GTise <> Star-CCM+
Mise en correspondance
des espèces de la CFD et du
calcul 1D
Pré-cycles GTise
Mise en correspondance
des conditions limites avec
les composants 1D
Cycles
couplés
Connecteur CFD
Composant CFD
Modèle moteur
25/03/2013 14
I
COMPARAISON DES METHODOLOGIES
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)
 Temps de calcul très variable suivant la
complexité du modèle GTise (avec ou sans
turbomachine, contrôle moteur, etc…)
Stratégie d’application en projet:
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.
25/03/2013 15
I
CONCLUSION
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 (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…).
25/03/2013 16
I
MERCI