Comparaisons des résultats pour les différentes AVA

Un large balayage d’AVA entre -6 et -17˚V (avec une discrétisation de 1˚V) est disponible dans la BDD sur ce point de fonctionnement. Un choix a été fait parmi ces AVA car il n’est pas nécessaire pour valider la représentativité de la LES de réaliser l’ensemble des AVA expérimentales, et notamment les plus faibles pour lesquelles aucun cliquetis n’est détecté expérimentalement. Ainsi le tableau 6.7

récapitule les différentes AVA réalisées en LES par rapport aux AVA disponibles expérimentalement.

FIG. 6.7: Balayage d’avance à l’allumage réalisé en LES et dans la BDD ICAMDAC (Coche verte =

disponible / Croix rouge = non disponible).

La discrétisation du balayage LES est plus faible que dans l’expérience, mais on retrouve en plus de l’AVA de référence présentée au §6.2, 4 AVA supplémentaires et communes entre la LES et l’expé- rience. L’AVA égale à -6˚V permet de valider l’augmentation de la tendance au cliquetis lorsque l’AVA augmente, et les 3 AVA plus faibles que celle de référence valident la décroissance de l’apparition du cli- quetis dans ce cas-là, permettant d’analyser la physique d’un cliquetis naissant. On remarque pour finir que 3 AVA beaucoup plus fortes (+4, +2 et 0˚V) ont été réalisées uniquement en LES avec pour objectif d’explorer les mécanismes intervenant dans l’apparition d’un cliquetis extrême (§6.4). En effet, un des avantages de la LES est de pouvoir explorer des conditions non réalisables en moteur sans craindre de l’endommager. Ainsi l’AVA = -6˚V a été déterminée comme limite par l’opérateur de banc, mais la LES peut explorer des AVA beaucoup plus fortes.

Pression cylindre locale :

Une première comparaison est effectuée au niveau de la pression cylindre locale de la culasse. En plus de la figure6.6regroupant la pression cylindre pour l’AVA de référence, la figure6.8présente l’enveloppe expérimentale (marron) et les 15 cycles LES (noir) pour les AVA -6˚V, -10˚V, -12˚V et -15˚V.

(a) Pression cylindre à AVA = -6˚V (b) Pression cylindre à AVA = -10˚V

(c) Pression cylindre à AVA = -12˚V (d) Pression cylindre à AVA = -15˚V

FIG. 6.8: Comparaison des pressions cylindres locales entre LES et expérience pour les AVA communes

du balayage d’AVA.

Quelle que soit l’AVA choisie, les 15 cycles LES sont contenus dans l’enveloppe expérimentale du- rant la compression ou la combustion, ce qui constitue une nouvelle preuve de la bonne représentativité de la LES. De plus, si on s’intéresse aux fluctuations de pression, la tendance à l’augmentation de l’in- tensité du cliquetis avec l’augmentation de l’AVA semble bien capturée par la LES. Aucune fluctuation caractéristique du cliquetis n’est observée pour les AVA -12 et -15˚V, alors que ces fluctuations aug- mentent quand l’AVA augmente, et sont significatives à l’AVA -6˚V.

Analyse de la PMI et du COV de la PMI :

Une nouvelle analyse de la PMI et du COV de la PMI peut être mise en place sur les AVA communes. Les résultats sont présentés dans cette section sous forme de graphiques en fonction de l’AVA, la PMI sur la figure6.9aet son COV sur la figure6.9b.

Quelle que soit l’AVA analysée, les résultats LES sont cohérents avec l’expérience, tant au niveau de la PMI (même si on peut noter une légère surestimation par la LES à l’AVA = -15˚V) que du COV, avec des résultats parfaitement dans l’intervalle expérimental.

Quantification du cliquetis :

Le paragraphe §1.5a bien mis en évidence qu’à ce jour aucune étude quantitative du cliquetis n’a été réalisée en LES. C’est précisément l’objet de ces travaux dont l’un des points forts est de réaliser exac- tement les mêmes post-traitements entre l’expérience et la LES (§4.4). Pour rappel de la méthodologie,

(a) PMI (b) COV de la PMI

FIG. 6.9: Evolution de la PMI et du COV de la PMI en fonction de l’instant d’allumage.

une intensité est calculée grâce à un traitement numérique des signaux locaux de pression cylindre. Un seuil est déterminé a posteriori par les expérimentateurs et pour l’ensemble du balayage d’AVA. Lorsque ce seuil est dépassé, le cycle est considéré comme cliquetant.

FIG. 6.10: Pourcentage de cycle qui partent en cliquetis en fonction de l’AVA.

On s’intéresse tout d’abord au nombre de cycles qui partent en cliquetis en fonction de l’AVA (Fig.6.10). Aux faibles AVA, aucun cycle ne cliquète aussi bien en expérience qu’en LES, alors qu’aux plus fortes AVA, tous les cycles LES cliquètent. Entre ces deux extrema, les tendances expérimentales sont bien reproduites par la LES, avec une augmentation similaire du nombre de cycles qui cliquètent lorsque l’AVA augmente. Ce graphique confirme également les observations de la figure6.8, sur laquelle les fluctuations de pression liées au cliquetis sont de plus en plus présentes lorsque l’AVA augmente, et aucun cycle ne cliquète à une AVA de -12˚V ou -15˚V.

On peut également noter que le pourcentage LES devient non nul à AVA = -10˚V, alors que le premier cycle détecté expérimentalement apparaît à l’AVA = -9˚V. Cette légère différence ne remet cependant pas en cause les tendances observées et bien reproduites par la LES.

Le deuxième facteur important pour réaliser une étude quantitative est l’intensité maximale de cli- quetis représentée sur la figure6.11a pour les AVA communes entre la LES et l’expérience, et sur la figure6.11bpour l’ensemble du balayage d’AVA. Les niveaux d’intensité prédits sont parfaitement en

accord avec l’expérience pour les AVA communes, et l’accroissement de l’intensité est bien capturée par la LES lorsque l’AVA est de plus en plus forte. De plus, lorsque l’on continue d’augmenter l’AVA, l’intensité croît fortement en LES, ce qui justifie le fait de ne pas avoir fait les essais sur le banc moteur à ces AVA là.

Le calcul de l’intensité du cliquetis étant basé sur les fluctuations du signal de pression cylindre, ces résultats montrent que la LES capture bien la physique du cliquetis grâce à l’utilisation d’un code com- pressible avec des schémas d’ordre élevés qui prédisent bien la création et la propagation de ces ondes de pression, mais également grâce à un modèle d’AI qui prédit les bons délais et dégagements de chaleur.

(a) Zoom sur les instants d’allumage communs à l’expé-

rience et la LES (b) Vue générale pour l’ensemble des instants d’allumagesimulés

FIG. 6.11: Intensité maximale des cycles qui partent en cliquetis en fonction de l’instant d’allumage.

La dernière validation s’intéresse à l’angle d’apparition de la première auto-inflammation pour les cycles détectés comme partant en cliquetis. Cet angle est calculé pour chaque cycle à partir de la dérivée temporelle du dégagement de chaleur moyen dans la chambre. Comme pour l’intensité du cliquetis, une valeur seuil est déterminée arbitrairement par les expérimentateurs. Lorsque cette dérivée dépasse le seuil choisi (qui reste le même pour les résultats expérimentaux et numériques), l’angle de départ en auto-inflammation est connu. Une moyenne est alors effectuée sur l’ensemble des cycles détectés comme contenant du cliquetis pour une même AVA, et la figure6.12présente l’évolution de cet angle moyen en fonction de l’AVA. On remarque que les résultats LES sont parfaitement dans l’intervalle expérimental pour les AVA communes. De plus quand on augmente l’AVA, le cliquetis apparait de plus en plus tôt, mettant en évidence que le modèle d’auto-inflammation prédit bien les bons délais quelles que soient les conditions thermodynamiques.

L’ensemble des post-traitements quantitatifs présentés précédemment permettent de valider le nou- veau couplage numérique mis en place dans cette thèse. De plus, la cohérence des résultats avec l’expé- rience souligne la représentativité de la LES, mais elle permet également de montrer qu’un échantillon de seulement 15 cycles LES permet déjà de capter les bonnes tendances expérimentales tout en conservant un coût en temps de calcul raisonnable.