Refroidissement moteur par circulation forcée

Introduction

Dans l'exemple Theat1 original, chaque conducteur possède son canal de refroidissement. Dans celui-ci circule de l'air sous pression. On cherche si une circulation d'eau est possible et pour être le plus simple possible avec une enrée et une sortie. Les canaux de refroidissement sont alors en série.

Schéma refroidissement par eau

Caractéristiques du refroidissement par eau.

Vitesse du fluide.

Application au moteur.

Conclusion.

Fichiers.

Caractéristiques du refroidissement par eau

On choisit h = 1 500 W/m².K, ce qui correspond à un écoulement turbulent sans être excessif.

Le modèle Heat1_3D_item.pbm ci-dessous correspond à une partie élémentaire du stator

Champ de température interne d'un élément

On vérifie un acroissement linéaire de la température (sauf à l'entrée oû la turbulence est la plus forte), synonyme d'un échauffement â puissance constante :

Température le long du canal de refroidissement

Vitesse du fluide

En cliquant sur la surface interne de la canalisation, on obtient immédiatement P = 34.27 W

Les relations

P_générée = 34.27 W
P_évacuée = D_m • Cp • (T_m,o - T_m,i)
P_générée = P_évacuée

avec

Cp = 4179 J/(kg.K) ,

T_m,i = 20 °C ,

T_m,o ≅ 30 °C,

et D_m débit massique (la section est connue)

donne V = 4.63 m/s, ce qui correspond bien à un écoulement turbulent.

Application au moteur

On applique le même refroidissement de proche en proche à chaque élément du stator :

20 °C à ≅ 30 °C pour le premier,

30 °C à ≅ 40 °C pour le second,

…

Le modèle Heat1_3D.pbm ci-dessous correspond à au quatre premier élément du stator

Champ de température interne du moteur

Conclusion

On constate qu'au quatrième élément, la température du conducteur dépasse les 90 °C. En outre le remplacement du fluide "air" par le fluide "eau" ne donne qu'un gain de 6 °C. La modification recherchée n'est pas une solution pertinente.