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Résumé:

Pour améliorer le rendement des moteurs essence, une méthode efficace est le downsizing qui consiste en la diminution de la cylindrée moteur compensée par l'ajout d'un compresseur pour maintenir la puissance. Lorsque le niveau de downsizing est trop important les fortes pression et températures rencontrées favorisent l'apparition de phénomènes d'auto-allumage de type cliquetis ou rumble néfastes pour l'intégrité du moteur. Ce type de phénomène, aujourd'hui encore mal compris, constitue une limite à l'utilisation du downsizing. Dans cette thèse la Simulation aux Grandes Échelles est utilisée pour étudier ce type de combustion dite anormale. L'objectif est de proposer une méthodologie numérique capable de reproduire leurs apparitions pour en étudier les mécanismes. L'auto-allumage est un mode de combustion sensible aux variations des conditions thermodynamiques locales. Des méthodes numériques précises et des modèles appropriés, en particulier pour la thermique paroi doivent donc être utilisés. La première partie de ce manuscrit présente la méthodologie numérique proposée et en particulier deux aspects développés lors de cette thèse: un modèle d'auto-allumage qui permet de reproduire le délai d'auto-allumage des gaz frais avec un schéma cinétique réduit et une méthodologie de couplage entre la chambre de combustion et la culasse permettant de définir des champs de températures paroi réalistes. La seconde partie de ce manuscrit présente les résultats de deux études numériques reproduisant certains points de fonctionnement d'un moteur expérimental. La première étude est réalisée à l'aide de modèles de combustion de la littérature et vise à reproduire le comportement expérimental pour diverses variations paramétriques influant sur la combustion. La seconde étude est réalisée à l'aide des modèles développés dans cette thèse afin d'´étudier l'impact de la thermique paroi dans les mécanismes d'apparition des combustions anormales.

Jury:

Dr. Olivier COLIN               IFP Energies Nouvelles                         Rapporteur
Pr. Fabrice FOUCHER      Laboratoire PRISME, Orléans – CNRS  Rapporteur
Pr. Jacques BORÉE          Institut Pprime, Poitiers – CNRS             Examinateur
Pr. Philippe GUIBERT       UPMC Jussieu – CNRS                          Examinateur
Dr. Frederic RAVET           Renault Membre                                    Membre invité
Dr. Thierry POINSOT         IMF Toulouse – CNRS                           Directeur de thèse
Dr. Olivier VERMOREL      CERFACS                                             Co-Directeur de thèse