Descriptif et objectifs de l'emploi :
Revenus annuels bruts : environ 26k€ en thèse (stage : entre 800 et 1000 euros brut par mois)

Date de début : Octobre 2008 (stage de fin d'études débutant en février - mars 2008)

Laboratoire et école doctorale de rattachement pour la thèse suite au stage : à définir

Lieu de travail : intégralement à l'Institut Français du Pétrole de Rueil-Malmaison (92), pendant le stage de fin d'études, quelques déplacements voire des présences de courte durée dans le laboratoire de rattachement pendant la thèse qui suit le stage.


Compétences nécessaires :

- mécanique des fluides, énergétique et combustion (cinétique chimique)

- maîtrise de la programmation C et/ou FORTRAN avec idéalement une première
expérience en programmation scientifique

- intérêts pour le domaine des moteurs à piston et la recherche dans un contexte
motoriste


Intérêts du sujet pour l'éventuel stagiaire/doctorant :

Le travail proposé consiste à entreprendre une démarche scientifique innovante, couvrant plusieurs domaines de recherche : modélisation de la combustion turbulente, modélisation de la chimie (cinétique) et couplage entre ces deux éléments. Cette thèse permettra au doctorant d'acquérir à la fois des connaissances théoriques dans les domaines scientifiques pointus que sont la combustion et les polluants, et un savoir pragmatique sur l'utilisation des modèles dans la simulation système 0D/1D.

Le sujet proposé est en phase avec les préoccupations de l'industrie automobile qui fait de plus en plus appel à la simulation dans le cycle de développement de leur moteur, depuis les pré-études pour tester les nouveaux concepts de combustion jusqu'à la mise au point finale du contrôle moteur. De ce fait, la double compétence (simulation système/modélisation), acquise lors du stage et de la thèse par la suite, donnera au stagiaire/doctorant le profil idéal pour une candidature dans l'industrie automobile au sens large (constructeurs, équipementiers, centres de recherche, développeurs de simulateur). Enfin, dans une optique de recherche industrielle, le doctorat est un réel plus pour intégrer les directions de recherche des plus grandes entreprises françaises et internationales, notamment les constructeurs automobiles et aéronautiques.


Description brève du sujet

Modélisation phénoménologique des émissions polluantes au sein d'une chambre de combustion d'un moteur à piston par réduction de modèles tridimensionnels en vue d'une intégration dans un outil de simulation système

Depuis une vingtaine d'années, le cahier des charges de conception des moteurs automobiles a profondément évolué. En effet, les principaux défis lancés aux industriels concernent aujourd'hui le respect de normes antipollution (normes Euro) de plus en plus sévères et la réduction des émissions de CO2 avec comme objectif moins de 140g CO2/km à l'horizon 2008 (accord ACEA). Pour répondre à ces attentes, le Groupe Moto-Propulseur (GMP) a été considérablement complexifié : les moteurs intègrent de plus en plus de technologie (injection haute pression, suralimentation, boucle EGR...) et sont désormais munis d'un ou plusieurs organes de post-traitement des gaz d'échappement. Dans ce contexte, le domaine du contrôle moteur a pris une place prépondérante dans les travaux de développement afin d'optimiser le fonctionnement du système GMP complet. Il y a encore peu de temps, le développement des stratégies de contrôle se faisait principalement au banc moteur. Cette approche apparaît aujourd'hui insuffisante face à la complexité du GMP : elle est d'une part très coûteuse et ne donne d'autre part accès qu'à un nombre limité d'informations ce qui rend difficile la compréhension des interactions entre composants. Aujourd'hui, une alternative prometteuse à l'utilisation massive des essais est la simulation 0D/1D du système moteur. Elle s'est rapidement répandue au cours des dix dernières années dans l'industrie automobile et est utilisée couramment comme un outil d'aide à la conception d'algorithme de contrôle. Néanmoins, elle est actuellement limitée par le niveau de prédictivité de ses modèles qui sont généralement empiriques. La solution proposée par l'IFP pour étendre le champ d'application de la simulation système consiste à développer des approches plus physiques en bénéficiant des acquis de la simulation 3D. Les travaux effectués dans ce sens depuis quelques années ont conduit à l'implantation de plusieurs librairies dédiées au GMP (IFP-Engine pour les chambres de combustion, IFP-Exhaust pour les organes de post-traitement) et aux véhicules (IFP-Drive) dans la plateforme de simulation AMESim.

Le travail proposé dans ce stage puis cette thèse se situe dans la continuité de ces travaux et vise à mettre au point une modélisation phénoménologique de la formation des polluants issus de la chambre de combustion du moteur à piston. Pour cela, une première étape consistera à prendre en main l'outil AMESim ainsi qu'à appréhender théoriquement et numériquement les travaux en combustion de Gilles MAUVIOT (thèse IFP) et plus récemment d'Alessio DULBECCO (thèse en cours). Une seconde partie sera dédiée à une étude bibliographique de la modélisation de la formation des polluants. Les modèles existants pour la prédiction des CO et NOx pourront être comparés à différentes approches de la littérature. Une attention particulière sera portée sur le couplage de ces modèles avec les modèles de combustion prédictifs présents à l'IFP, notamment afin de prendre en compte les stratifications en composition et en température dans le cas d'une combustion stratifiée. Une modélisation de la formation des suies et des HC devra également être intégrée. Enfin, le modèle global combustion / formation des polluants sera évalué sur cas moteur et on s'attachera à dresser les limites du domaine de validité de l'approche proposée. Finalement, un premier modèle complet combustion/polluants sera disponible sous AMESim et pourra être utilisé en applications industrielles.