A New Approach to the Modelling of Engine Cooling Systems Une nouvelle approche pour la modélisation des circuits de refroidissements des moteurs

Abstract

Optimizing the internal cooling circuits has become vital for the design of modern engines. Although three dimensional (3D) Computational Fluid Dynamics (CFD) proves to be a powerful tool, well suited to this kind of application, a very long time is still spent in the mesh generation step. This is certainly a major obstacle to its systematic use in the engine development process. This paper proposes an original approach enabling the 3D grid generation of complex internal circuits where traditional methods prove to be unusable within reasonable time. The unstructured meshes of tetrahedra obtained in this way are usable for fluid-dynamics calculation with N3S, a finite element code. As an illustration of the method, a complete example is presented from the mesh generation step up to the CFD calculation. L'optimisation des circuits de refroidissement internes est devenue une étape indispensable lors de la conception des moteurs actuels. Bien que la modélisation numérique tridimensionnelle des phénomènes hydrodynamiques se soit révélée un outil bien adapté à ce type d'application, elle implique la nécessité de consacrer un temps tr��s long à la phase préliminaire de génération des maillages. Ceci reste certainement un obstacle majeur a l'intégration systématique de ces méthodes dans les processus de développement des moteurs. Cet article propose une approche originale du problème, permettant de générer des maillages 3D pour des circuits internes de formes complexes, dans des cas où les méthodes traditionnelles de maillage s'avèrent inapplicables dans des temps raisonnables. Les maillages non structurés de tétraèdres obtenus de cette manière, sont directement utilisables pour des calculs d'hydrodynamique au moyen du code N3S, mettant en Suvre des méthodes numériques par éléments finis. Pour illustrer cette méthode, un exemple complet est présenté, depuis l'étape de génération des maillages jusqu'au calcul hydrodynamique.