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Experimental and cfd technology for preventive reduction of diesel engine emissions caused by cavitation erosion (PREVERO)

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Outils de modélisation pour fabricants de moteurs diesel

Le Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels a mis au point et validé un nouveau modèle qui permet d'estimer avec précision l'usure des moteurs liée à la cavitation.

Changement climatique et Environnement

La cavitation (formation puis l'éclatement de bulles au sein de la chambre des cylindres) peut réduire de façon significative la durée de vie théorique des moteurs diesel. Cela limite également les performances des moteurs et génère une pollution atmosphérique non désirée. Les ingénieurs ayant participé au projet PREVERO se sont fixés pour objectif d'améliorer les moteurs diesel en réduisant la cavitation et les émissions nocives. Pour pouvoir évaluer les nouveaux profils et matériaux de cylindres, il a été nécessaire de mettre au point un outil destiné à évaluer les dégâts causés par la cavitation. Cette tâche a incombé au Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (LEGI) du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en France. Les chercheurs ont utilisé une approche empirique afin d'établir la relation entre la profondeur de piquage et la charge hydrodynamique correspondante. Cette relation a ensuite été étendue à un modèle d'érosion basé sur le taux d'érosion, le diamètre de piquage moyen et l'amplitude moyenne des charges d'impact. Alimenté par des résultats de mesure provenant du Laboratoire de thermodynamique et physico-chimie métallurgique (LTPCM), le modèle permet de calculer une durée caractéristique pour que l'ensemble de la surface exposée soit recouvert de trous distincts les uns des autres, ainsi que la longueur caractéristique de la couche dure sous-jacente. Longueur et durée caractéristiques sont combinées à un facteur pour produire le taux d'érosion, connu sous le nom de profondeur moyenne du taux de pénétration (MDPR pour Mean Depth of Penetration Rate). Le temps d'incubation peut également être extrapolé à partir de la durée caractéristique après ajustements en fonction de l'amplitude de charge. L'application du modèle au cours du projet PREVERO a révélé un bon accord avec les mesures de laboratoire de la perte de masse réelle. Ce modèle constituera un outil précieux pour les ingénieurs désireux de déterminer l'efficacité des nouveaux prototypes de moteurs dans leur lutte contre la cavitation.

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