Modélisation du Comportement Dynamique des Paliers d’un Moteur Thermique Monocylindre Lubrifié par des Nanofluides

Abstract

Les nanolubrifiants sont des fluides contenant des particules de taille nanométrique communément appelées nanoparticules (NPs) lubrifiantes. Ces fluides, utilisés comme lubrifiants liquides efficaces dans le graissage des machines tournantes et alternatives modernes, sont des suspensions de nanoparticules dans un liquide de base appelé solvant ou dans un lubrifiant totalement formulé. Le travail d’initiation à la recherche présenté dans ce mémoire s’intéresse à l’étude du comportement dynamique des paliers de tête de bielle de moteurs à combustion interne soumis à des charges dynamiques variant en module et en direction durant tout le cycle thermodynamique du moteur thermique. Ce travail comprend trois parties : la première partie est consacrée à l’élaboration cinématique et dynamique du system piston-bielle–vilebrequin en vue de déterminer les digrammes de charge représentant l’action du maneton sur le coussinet de tête de bielle, la deuxième partie est dédiée à la modélisation du comportement thermo-hydrodynamique (THD) global du palier de tête de bielle en assimilant le nanolubrifiant à un fluide thermo-visqueux micropolaire

de Vijay Kumar Stokes, et la troisième partie est dévolue à la dérivation d’une équation de pression de type Euler-Lagrange à partir de la minimisation de la fonctionnelle associée à l’équation de Reynolds (2D) en utilisant le théorème de calcul des variations. La trajectoire décrite par le centre du maneton dans le palier de tête de bielle est prédite par la méthode itérative de Newton-Raphson amortie durant tout le cycle de chargement. La recherche de la température et de la viscosité effectives du nanolubrifiant est effectué de façon itérative en utilisant une équation de bilan thermique global dans laquelle on assume que 85% de la chaleur produite par effet de cisaillement dans le palier est évacuée par le fluide lubrifiant. Ceci nous permet d’éviter les problèmes numériques inhérents au couplage non linéaire de l’équation de Reynolds avec l’équation d’énergie. L’analyse THD globale montre que les effets combinés de la concentration et de la taille caractéristique des nanoparticules CuO et Al2O3 sur les orbites décrite par le centre du maneton et les performances hydrodynamique du palier de tête de bielle tels que l’épaisseur minimale du film, la pression maximale dans le film, et la puissance dissipée sont significatifs et ne doivent pas être négligés surtout lorsque l’on tient compte des effets thermo-visqueux.