Contribution théorique et expérimentale à l’étude d’un moteur à apport de chaleur externe de type Ericsson.

Pierre Ranc¹, François Lanzetta^2
⋆ : pierre.ranc@gmail.com
¹ ANANKE & FEMTO-ST Institute, Univ. Bourgogne Franche-Comté, CNRS
² FEMTO-ST Institute, Univ. Bourgogne Franche-Comté, CNRS
Mots clés : moteur Ericsson, MACE, compresseur, compression, simulation numérique, instrumentation thermique, microthermocouple
Résumé :

Un banc d’essai de moteur à apport de chaleur externe de type Ericsson a été réalisé au laboratoire. Celui-ci a été développé pour étudier le fonctionnement dynamique de compression et de détente du cycle thermodynamique. Il est notamment constitué d’un système de transmission par bras de levier atypique. Ce dernier permet de modifier la course, mais aussi la cylindrée du volume de travail, tout en ajustant le rapport de bras de levier mécanique entre les deux volumes. Également, ces enceintes déformables sont constituées de soufflets métalliques en lieu et place d’un système traditionnel par piston et cylindre. Cette solution offre l’avantage d’éliminer toutes fuites de fluide de travail liées à la segmentation des systèmes traditionnels, mais aussi de diminuer de manière significative les pertes par frottement aux parois. Les travaux présentés dans cet article concernent un modèle numérique permettant de simuler le fonctionnement du moteur. Un code de calcul a été développé pour reproduire fidèlement les étapes thermodynamiques, mécaniques et fluidiques d’un cycle. Le langage utilisé permet d’obtenir un temps de simulation très proche du temps simulé et ainsi étudier une large gamme de fonctionnements. Une comparaison des principales variables est présentée entre l’expérimentation et le modèle dynamique numérique approchant le fonctionnement de la machine. L’instrumentation mise en œuvre au niveau du moteur utilise des techniques de métrologie instationnaire pour différentes grandeurs comme la pression et la température aux points clés du système (aspiration, enceinte, refoulement). Les capteurs utilisés disposent d’une fréquence de coupure suffisante pour l’analyse des phénomènes observés avec 2kHz pour la pression voir exceptionnel avec 8Hz pour la température à l’aide de microthermocouples fabriqués in situ. La caractérisation du moteur par cette approche garantit l’obtention d’un modèle plus fidèle pour une large gamme de fonctionnements et permet d’inscrire cette étude dans une perspective favorable pour la compréhension du moteur complet.

doi : https://doi.org/10.25855/SFT2020-137

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