Télécharger les 5 sujets - Master 2 en Mécanique des fluides et

Direction Systèmes Moteurs et Véhicules
Stage R1040R/2016/n° 3
Titre : Caractérisation expérimentale de la formation de dépôt
Durée du stage et période souhaitée : 5 mois
Description du sujet :
La SCR (réduction catalytique sélective) consiste à injecter une solution réductrice à base d’urée
(1/3 urée et 2/3 eau) dans la ligne d’échappement du moteur Diesel. L’urée contenue dans la
solution doit se décomposer et libérer de l’ammoniac afin d’agir sur le procédé de réduction des
NOx. Lors de la phase d’injection du spray d’urée dans l’échappement d’un moteur Diesel, le spray
impacte les parois pouvant ainsi conduire à la formation d’un film liquide. Dans certaines
conditions de température et de débit de gaz d’échappement, l’eau de la solution aqueuse s’évapore
permettant à l’urée de former un dépôt solide. Ce dépôt peut avoir un effet catastrophique sur le
système échappement en générant une obstruction partielle ou complète de la ligne d’échappement.
Cette problématique de dépôt est une des contraintes majeures des systèmes SCR que doivent traiter
les équipementiers.
L’objectif du stage est de proposer des outils permettant la caracterisation experimentale de la
formation de depot. Le stage se deroulera en trois étapes :
1) Etude bibliographique sur les diagnostics de caractérisation de film liquide et dépôt
solide. Le stagiaire pourra s’appuyer sur les compétences IFPEN dans les récents développements
de techniques optiques permettant de caractériser d’une part l’évolution du film liquide et d’autre
part la formation de dépôt solide
2) A la suite de cette étude bibliographique exhaustive, un protocole d’essai sera proposé
pour developper et tester la reponse des diagnostics d’interet dans des conditions academiques.
3) Le stage se finira par des premiers tests pratique en laboratoire
Ce stage est la premiere étape d’un projet s’attachant à la validation des modèles SCR développés
en interne IFPEN.
Au cours de ce travail, le stagiaire complétera sa formation dans deux domaines principaux qui
concernent d’une part les méthodes de diagnostics optiques, et d’autre part l’analyse physique des
phénomènes de dépôt de films liquides et de formation de dépôt solide.
Il aura aussi la possibilité de mettre à profit les échanges entre expérimentateurs et numériciens qui
auront lieu au cours de ce stage pour acquérir les connaissances nécessaires à l’analyse physique de
ces phénomènes.
Profil recherché :
Master ou ingénieur dans l’un des domaines suivants : énergétique, combustion, mécanique des fluides,
diagnostics optiques.
Renseignements pratiques :
Le stage se déroulera à l'IFP Energies nouvelles à Rueil-Malmaison. Une indemnité mensuelle sera
versée au stagiaire (si non rémunéré par ailleurs).
Contact :
Guillaume PILLA
IFP Energies nouvelles -1 et 4, avenue de Bois-Préau - 92852 Rueil-Malmaison Cedex
Tél. : 01.47.52.52 73
e-mail : [email protected]
Direction Systèmes Moteurs et Véhicules
Stage R1030R-R1050S/2016/n° 8
Titre :
Etude des modes d'auto-inflammation dans les moteurs à allumage commandé. Application au
cliquetis et au pré allumage
Durée du stage et période souhaitée :
5 mois, à partir de Mars 2016
Description du sujet :
Les moteurs à allumage commandé downsizés et suralimentés fonctionnent à des niveaux de charge de plus
en plus élevés. À bas régime, des combustions anormales de type cliquetis et pré allumage peuvent
cependant être rencontrées et conduire d'une part à la dégradation du rendement et à l'endommagement du
moteur. Ces combustions anormales reposent toutes sur une auto-inflammation du mélange carburé, soit
avant l'allumage normal à la bougie (cas du pré allumage), soit après l'allumage normal à la bougie (cas du
cliquetis).
En théorie, plusieurs modes d'auto-inflammation peuvent être rencontrés. On distingue généralement trois
modes d'auto-inflammation : la déflagration, la détonation, et l'explosion thermique, ces différents modes se
manifestant en fonction des conditions thermodynamiques de fonctionnement (pression, température,
richesse, dilution). L'identification de ces différents modes de propagation repose usuellement sur un
diagramme permettant de délimiter les modes de propagation en fonction de deux paramètres adimensionnés,
appelés paramètres de couplage et de réactivité[1].
Ce diagramme résulte de simulations réalisées au début des années 2000 pour des mélanges de type H2-COair. L'objectif du stage sera donc de réaliser des simulations 1D de propagation d'auto-inflammation pour des
mélanges représentatifs de ceux rencontrés dans les moteurs modernes (i.e. avec un carburant modèle proche
d'un carburant commercial) et avec un schéma cinétique plus récent. La redéfinition d'un diagramme de
classification des modes d'auto-inflammation permettra ensuite d'analyser des cycles expérimentaux via un
outil d'analyse de combustion 0D [2].
[1] Gu et al., Modes of reaction front propagation from hot spots, Combustion and Flame, 2003.
[2] Rudloff et al., Analysis of pre-ignition in highly charged SI engines: Emphasis on the auto-ignition mode,
Proc. of the Combustion Institute, 2013.
Profil recherché :
Master 2 ou dernière année d’école d’ingénieur.
Connaissances souhaites : moteurs, combustion, cinétique chimique, mécanique des fluides,
thermodynamique, énergétique, simulation numérique.
Attrait pour la simulation numérique indispensable : Matlab, LMS Amesim, Chemkin.
Renseignements pratiques :
Le stage se déroulera à l'IFP Energies nouvelles à Rueil-Malmaison. Une indemnité mensuelle sera versée au
stagiaire (si non rémunéré par ailleurs).
Contact :
Jordan RUDLOFF
IFP Energies nouvelles
1 et 4, avenue de Bois-Préau
92852 Rueil-Malmaison Cedex
Tél. : 01.47.52.50.68
e-mail : [email protected]
Jean-Marc ZACCARDI
IFP Energies nouvelles
Rond-point de l'échangeur de Solaize – BP3
69369 Solaize
Tél. : 04.37.70.20.63
e-mail : [email protected]
Direction Systèmes Moteurs et Véhicules
Stage R1020R/2016/n° 13
Titre :
Modélisation de lignes de post-traitement pour moteurs essence et Diesel
Durée du stage et période souhaitée :
5 mois, à partir de fevrier 2016
Description du sujet :
Le contexte social, politique et environnemental actuel impose des réductions importantes des émissions de
gaz polluants liés au transport. Afin de répondre aux normes de pollution de plus en plus contraignantes, les
systèmes de post-traitement des gaz d’échappement sont devenus essentiels dans la stratégie des
constructeurs automobile et ont fortement évolués vers des systèmes de plus en plus complexes au cours des
dernières années.
Dans ce contexte, la simulation système occupe une place prépondérante car elle permet de réduire fortement
les coûts de développement en substituant en partie dans la chaîne de conception la ligne de post-traitement
physique par un simulateur virtuel. Afin de répondre à ce besoin, IFP Energies nouvelles développe en
partenariat avec la société Siemens PLM Software la librairie spécifique post-traitement IFP-Exhaust,
intégrée au sein du logiciel LMS Imagine.Lab Amesim.
Dans le cadre de l’amélioration de la librairie IFP-Exhaust, le stage proposé a pour objectif de mettre en
place des simulateurs de ligne de post-traitement des gaz d’échappement essence et Diesel qui pourront
servir de référence pour tester les nouveaux développements effectués.
Pour cela, le stagiaire s’appuiera sur les simulateurs et outils déjà existants afin de :
- mettre en place des simulateurs de référence pour différentes lignes de post-traitement correspondant aux
grandes tendances identifiées chez les constructeurs automobile pour les normes Euro 6 et 7
- réaliser des études de simulation en s’appuyant sur des données expérimentales
- faire évoluer les outils utilisés pour l’évaluation des performances d’un modèle
Profil recherché :
Dernière année d’école d’ingénieur à dominante énergétique.
Autonome, bonnes capacités d’analyse et de synthèse.
Intéressé par la motorisation automobile et la simulation numérique.
La connaissance des logiciels Matlab et LMS Amesim serait un plus.
Renseignements pratiques :
Le stage se déroulera à l'IFP Energies nouvelles à Rueil-Malmaison. Une indemnité mensuelle sera
versée au stagiaire (si non rémunéré par ailleurs).
Contact :
Simon DOSDA
IFP Energies nouvelles
1 et 4, avenue de Bois-Préau
92852 Rueil-Malmaison Cedex
Tél. : 01.47.52.52.38
e-mail : simon.dosda @ifpen.fr
Direction Systèmes Moteurs et Véhicules
Stage R1040R/2016/n° 14
Titre :
Développement de méthodes de caractérisation de la stabilité des Carburants
Durée du stage et période souhaitée : 5 mois
Description du sujet :
Le phénomène de stabilité des carburants est devenu un paramètre clé pour la formulation des nouveaux
carburants et la maitrise de la durabilité des systèmes de combustion. Cela implique les réactions
d’oxydation, de dégradation thermique et de formation de dépôts.
Ce stage propose de valoriser les bases données expérimentales développées à IFPEN pour développer des
méthodes analytiques de caractérisation de la stabilité et des modèles prédictifs de formation et de croissance
de dépôt.
Il est proposé d’une part, d’étudier la formation et la croissance des agrégats en phase liquide par des
techniques disponibles à IFPEN d’oxydation en milieu contrôlé et de caractérisation (PetroOxy, Rancimat,
Cryo, Saxs). Ce travail expérimental vise à valider les hypothèses de mécanismes de formation de
précurseurs et leur croissance vers des dépôts établies dans le cadre de la thèse de Kenza Bacha (2015).
D’autre part, ce sujet propose de valoriser la base de données générée dans le cadre de cette thèse pour la
spéciation des produits d’oxydation en phase liquide ou en contact avec de plusieurs substrats métalliques et
non métalliques, à savoir, aluminium, acier inoxydable, PEEK, aluminium avec revêtement or, acier
inoxydable avec revêtement silcoklean. Cela par 1) le développement de modèles cinétiques et /ou
analytiques de formation d’agrégats et leur croissance vers le dépôt et 2) le développement de méthodes de
détection de l’oxydation et de formation de dépôts. Pour guider ce travail, un brevet de principe a été déposé.
Ce travail pourra alimenter le développement de techniques de mesures dont la méthode d’analyse des
carburéacteurs JFTOT en collaboration avec AD System, plusieurs projets collaboratifs avec des industriels
par des modèles et des règles métier de formulation de carburants et de formation et croissance de dépôt.
Profil recherché :
Etudiant(e) en 3ème année d’école d’ingénieur ou Master, Spécialités : Chimie ou Energétique. Des connais-sances
expérimentales en méthodes analytiques comme GC-MS, FTIR, MEB
Seront souhaitées
Renseignements pratiques :
Le stage se déroulera à l'IFP Energies nouvelles à Rueil-Malmaison. Une indemnité mensuelle sera versée au
stagiaire (si non rémunéré par ailleurs).
Contacts :
Arij BEN AMARA, Maira ALVES FORTUNATO, Laurie STARCK
IFP Energies nouvelles
1 et 4, avenue de Bois-Préau
92852 Rueil-Malmaison Cedex
Tél. : 01.47.52.52.37
e-mail : [email protected]
Direction Systèmes Moteurs et Véhicules
Stage R1030R-R1040R/2016/n° 17
Etude aérodynamique 3D des culasses de moteurs à allumage commandé
Durée du stage souhaitée : 5 mois
Description du sujet :
L'apparition de normes d'émissions de polluants de plus en plus sévères pour les moteurs automobiles entraîne l'utilisation
de systèmes de combustion de plus en plus complexes. Leur mise au point nécessite des outils d'analyse précis, qui permettent:
- de comprendre les différents phénomènes qui se produisent lors de la combustion ;
- d'évaluer et de comparer les performances de ces différents systèmes de combustion ;
L’aérodynamique interne de ces nouveaux système de combustion est une des problèmatiques importantes venant dicter certains
choix architecturaux. Pour un système de combustion à allumage commandé (fonctionnant avec un carburant de type gaz ou
essence), le mouvement aérodynamique à privilégier est le tumble. Celui-ci est un mouvement de rotations des gaz admis autour d'un
axe perpendiculaire à celui du cylindre. Il permet d'améliorer l'homogénéité du mélange air carburant induit, en fin de compression,
un niveau de turbulence important et nécessaire à la bonne propagation du front de flamme. La matirise du tumble est donc un
paramètre important pour définir un système de combustion à allumage commandé performant et propre.Lors du dévelopement d'un
nouveau système de combustion l’intensité du tumble cible doit être définie en fonction du cahier de charges. Ensuite, le concepteur
doit pouvoir choisir l'architecture culasse qui permettra d'atteindre cette cible. Cette tache n'est pas aisée lorsque des phénomènes
physiques complexes sont en jeu. C'est pourquoi la simulation occupe une place prépondérante dans la chaîne de conception d'un
moteur. Les résultats de ces simulations guident les concepteurs dans leurs choix technologiques pour atteindre les performances
données par le cahier des charges de l'étude.
IFPEN utilise différentes règles métiers pour aider le metteur au point de systèmes de combustion ainsi que le concepteur à
définir le tumble cible ainsi que l'architecture à privilégier. Ces règles métiers reposent principalement sur l'expérience des acteurs en
charge du développement du système de combustion et sur la vaste base de données existantes à l'IFPEN.
Dans le but d'ouvrir le champ d'investigation et d'innovation pour optimiser un système de combustion il est nécessaire de faire
évoluer ces méthodes par l'utilisation d'outils de simulation 3D qui permettent de prendre du recul par rapport au périmètre de
développement connu et de faire le lien entre une valeur cible définie en stationnaire et la réalité transitoire du moteur et de la
combustion.
Le but du stage est multiple. A partir de modèles de calcul 3D stationnaires existants (représentatifs d’un banc
aérodynamique qui calcule la perméabilité et l’aérodynamique d’une culasse) et de résultats de calculs 3D instationnaires (réalisés
avec le code interne IFPEn), il faudra établir un lien entre l’aérodynamique stationnaire et l’aérodynamique instationnaire. Cela afin
de favoriser le développement de culasses parfaitement adaptées à leurs systèmes de combustion. La mise en place éventuelle
d’outils de post-traitement sur les outils stationnaires existants devra contribuer à la création de cette passerelle
stationnaire/transitoire. La création d’une méthodologie permettra une utilisation aisée de l’outil mis en place pour créer cette
passerelle.
Ensuite, l’exploitation de simulateurs 3D devra permettre de comprendre en détails l’impact des différents paramètres
géométriques des conduits admission sur l’aérodynamique culasse. Cela ouvrira l’éventail de solutions à proposer pour un cahier des
charges donné et offrira la possibilité de découverte d’architecture en rupture avec les culasses conventionnelles.
Profil recherché :
3ème année d’école d’ingénieur à dominante Mécanique des Fluides, Énergétique.
Connaissances en moteur automobile requises.
Goût pour la simulation numérique indispensable.
Connaissance de CATIA, ANSYS Workbench, Fluent est un plus.
Ouverture d’esprit et force de proposition.
Renseignements pratiques :
Le stage se déroulera à l'IFP Energies nouvelles à Rueil-Malmaison. Une indemnité mensuelle sera versée au stagiaire
(si non rémunéré par ailleurs).
Contact :
Julien TROST
Olivier LAGET
IFP Énergies nouvelles- 1 et 4, avenue de Bois-Préau IFP Énergies nouvelles - 1 et 4, avenue de Bois-Préau
92852 Rueil-Malmaison Cedex
e-mail : [email protected]
92852 Rueil-Malmaison Cedex
e-mail : [email protected]