Impact of the presence of the thermal gradient on wave propagation in waveguides

Impact de la présence du gradient thermique sur la propagation d'onde dans les milieux guidés

Ashkan Zaker (1)

1 ICA - Institut Clément Ader

The engine's intake line resonances can be used to improve its volumetric efficiency and reduce the emissions of pollutants. In supercharged engines, the use of compact liquid-to-air coolers (WCAC) generates a strong thermal gradient in the intake line. To take the first step in the analysis of the impact of this thermal gradient on the intake line resonances, the input impedance of a narrow pipe of diameter 1.6 mm with a strong non-uniform thermal profile is considered. First, the input impedance is calculated theoretically and compared with numerical results using ACTRAN software. This analysis was also done in the presence of a low-Mach number laminar flow of 0.02 M. The numerical simulations provide a preliminary understanding of the significance of the resonances caused by non-uniform thermal profiles and the important parameters. Then, the input impedance of multiple non-uniform thermal profiles is measured using TMTC method. To do so, a brief analysis of the importance of calibration load selection is done on the narrow pipe. Using non-resonant loads, the test bench is calibrated and impedance measurements are done with different thermal profiles. Besides, the measurements are done with a mean flow of up to 0.03 M and its impact is discussed in the presence of a non-uniform thermal profile.

Les résonances de la ligne d'admission du moteur peuvent être utilisées pour améliorer son efficacité volumétrique et réduire les émissions de polluants. Dans les moteurs suralimentés, l'utilisation de refroidisseurs liquide-air (WCAC) génère un fort gradient thermique dans la ligne d'admission. Pour faire le premier pas dans l'analyse de l'impact de ce gradient thermique sur les résonances de la ligne d'admission, nous considérons l'impédance d'entrée d'un tube étroit de diamètre 1.6 mm avec un créneau de température. Tout d'abord, l'impédance d'entrée est calculée théoriquement et comparée aux résultats numériques à l'aide du logiciel ACTRAN. Cette analyse a également été effectuée en présence d'un écoulement laminaire à faible nombre de Mach de 0.02 M. Les simulations numériques fournissent une compréhension préliminaire de la signification des résonances causées par le changement de température et des paramètres importants. Ensuite, l'impédance d'entrée d'un tube étroit avec plusieurs créneaux de température est mesurée à l'aide de la méthode TMTC. Pour ce faire, une analyse rapide de l'importance du choix de la calibration est effectuée sur le tube étroit. En utilisant les calibrations non-résonantes, le banc d'essai est calibré et les mesures d'impédance sont effectuées avec différents créneaux de température. De plus, les mesures sont effectuées avec un écoulement moyen allant jusqu'à 0.03 M et son impact est discuté en présence d'un créneau de température.

Mots clés: Thermal gradient; Acoustics; Intercooler; Internal combustion engine; Impedance; Resonance; Numerical calculations; Acoustic reflection

Mots clés: Gradient thermique; Réflexion acoustique; Calcul numérique; Résonance; Impédance; Moteur thermique; Refroidisseur; Acoustique

Domaines: Thermique [physics.class-ph]

Ashkan Zaker. Impact de la présence du gradient thermique sur la propagation d'onde dans les milieux guidés. Thermique [physics.class-ph]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2019. Français. ⟨NNT : 2019TOU30197⟩. ⟨tel-02628540⟩