Modélisation des pertes énergétiques par défaut d'étanchéité dans un moteur de Stirling

Résumé : L'étanchéité est l'un des problèmes majeurs à résoudre lors de la conception des moteurs Stir-ling. En effet, l'élimination des pertes de gaz entre la chambre de compression et de détente et entre la chambre de compression et le carter du moteur, synonymes de pertes énergétiques, est d'une importance capitale surtout si l'on travaille à de hautes pressions ou avec des gaz légers comme l'hélium ou l'hydro-gène. L'utilisation des dispositifs classiques d'étanchéité augmente considérablement les dégradations d'exergie par frottements et diminue la fiabilité à cause des phénomènes d'usure. Pour ces raisons, le recours à des dispositifs sans contact permettant la diminution de ces pertes est d'actualité. Dans ce travail, nous proposons un modèle dynamique analytique des pertes par fuites de gaz au niveau du « déplaceur » ainsi qu'au niveau piston moteur. Ces fuites sont modélisées en considérant des écoulements pulsés en espaces annulaires. Nous développons des expressions de ces pertes en fonction des grandeurs physiques mises en jeux. Cette démarche est très utile à la modélisation du moteur en vue de l'optimisation de ses rendements, et permet de faire de meilleurs compromis au niveau de sa conception. Nomenclature L longueur, m N Vitesse de rotation du moteur, tr/s p pression, P a R rayon, m const. spéc. des gaz parfaits, J.kg −1 .K −1 r coordonnée radiale, m T température, K t temps, s ℜ partie réelle d'un nombre complexe u vitesse, m.s −1 ˙ W puissance, W z coordonnée axiale, m ℑ partie imaginaire d'un nombre complexe Symboles grecs β constante définie dans le texte, m −1 δ variation infinitésimale µ viscosité dynamique, kg.m −1 .s −1 ν viscosité cinématique, m 2 .s −1 ρ masse volumique, kg.m −3 ϕ angle du vilebrequin, degré ω pulsation, rad.s −1
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Communication dans un congrès
Société Française Thermique. Congrès Français de Thermique SFT 2014, Jun 2014, Lyon, France. en libre accès sur le site de la Société Française Thermique http://www.sft.asso.fr, 2014
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Soumis le : jeudi 26 janvier 2017 - 15:20:28
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Mohamed Tahar Mabrouk, Michel Feidt, Abdelhamid Kheiri. Modélisation des pertes énergétiques par défaut d'étanchéité dans un moteur de Stirling. Société Française Thermique. Congrès Français de Thermique SFT 2014, Jun 2014, Lyon, France. en libre accès sur le site de la Société Française Thermique http://www.sft.asso.fr, 2014. 〈hal-01447037〉

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