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Development of CFD Tools for Large Marine Diesel Engine Applications

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Des moteurs diesel marins hautement efficaces et écologiques

Des chercheurs financés par l'UE ont perfectionné des outils informatiques de pointe pour améliorer la conception des moteurs diesel marins.

Technologies industrielles

Les moteurs à combustion interne (ICE) utilisent un carburant couplé à un oxydateur (en général de l'air) dans une chambre à combustion pour générer une grande force, transformant ainsi l'énergie chimique en énergie mécanique utile. Bien comprendre la complexité de l'«aérothermochimie» à la base du fonctionnement des moteurs à combustion interne facilite la conception de systèmes de propulsion plus puissants, moins gourmands en carburant et écologiques. Des chercheurs européens ont lancé le projet MARINECFD («Development of CFD tools for large marine diesel engine applications») pour étudier le phénomène de combustion et de mélange dans le cylindre au moyen d'une technique sophistiquée, la mécanique des fluides numérique, ou computationnelle (CFD - Computational Fluid Dynamics) dans le but de réduire les polluants dangereux tout en améliorant l'efficacité des moteurs. Les scientifiques ont conçu un nouveau modèle d'atomisation par pulvérisation de carburant pour justifier l'utilisation de fioul lourd (HFO) dans les applications marines, et ont apporté des modifications aux modèles d'évaporation existants pour justifier les carburants multi-composant et améliorer la prédiction du transfert de chaleur. En fait, la perte de chaleur due au rayonnement thermique dans le corps du moteur peut représenter jusqu'à la moitié de la perte de chaleur globale et elle est souvent peu explicitée dans les modèles conventionnels. C'est pourquoi le modèle détaillé de transfert de chaleur, appliqué pour la première fois dans les simulations de gros moteurs diesel marins, devrait avoir un impact important sur les prochains designs. L'ajout d'eau dans la chambre de combustion est un moyen prometteur de réduire les niveaux d'oxydes d'azote (NOx) nocifs. Les chercheurs ont mené des études informatiques sur les techniques d'ajout d'eau basées sur l'injection d'un volume d'eau représentant, fait incroyable, 40% du volume de carburant. L'équipe du projet MARINECFD a fourni à ce jour des outils et méthodologies appréciables pour optimiser la combustion dans les moteurs diesel marins et réduire les émissions dangereuses. La poursuite de la recherche et l'exploitation des résultats devraient faciliter la conception optimale de moteurs à haut rendement qui seront conformes aux réglementations internationales sur les émissions, et offrir un avantage concurrentiel aux constructeurs de moteurs européens et au secteur des transports maritimes tout en protégeant la planète.

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