Lors de notre première étude de la combustion en partie A, de nombreuses hypothèses simplificatrices ont été faites afin de faciliter le calcul. L'objet de cette partie est de montrer comment le logiciel nous permet de mieux décrire la réalité de la réaction chimique.

Les hypothèses de la partie A: Rappelons les hypothèses, parfois fortes, qui ont été faites en première partie. Le carburant a été assimilé à de l'octane C8H18 pur sans autre additif, et le mélange qui réagit dans le moteur n'est composé que d'air et d'octane sous forme de gouttelettes; On a assimilé ce mélange à un gaz parfait ; On a supposé que la réaction chimique de l'air sur l'octane était complète, irréversible et instantanée ; On a supposé les chaleurs massiques du mélange Cp et Cv constantes et indépendantes de la température et de la composition du mélange ; On a fait l'hypothèse d'une chimie simple dans laquelle une seule réaction décrit la combustion ; A partir de ces considérations on a pu mener un calcul à la main qui aboutit par le biais de la chaleur de réaction à la températures des gaz en fin de combustion. Notons que cette température est pour nous le seul résultat qui présente de l'importance : dans le cas d'une Formule 1 on ne se préoccupe pas des émissions polluantes ou du taux de CO2 dégagé. Le travail de cette partie a donc pour unique objectif de nous fournir une valeur fiable pour la température de fin de réaction : c'est elle qui conditionne la puissance sur l'arbre.

Les hypothèses ci-dessus sont discutables aux égards suivants:

Le carburant utilisé n'est pas composé uniquement d'octane, et le mélange qui pénètre dans les cylindres n'est certainement pas un simple mélange d'air et d'octane en gouttes : dans un cylindre après la combustion il reste des imbrûlés qui interviennent dans le cycle suivant, d'autre part en Formule 1 il se peut que l'air du mélange soit chargé des gaz d'échappement de la voiture précédente. Du point de vue de la composition chimique initiale du mélange on fait donc des hypothèses fortes, mais qui dans ce cas ne peuvent être levées par CHEMKIN.

En revanche CHEMKIN peut nous être d'un grand secours en ce qui concerne les paramètres thermodynamiques de la réaction tels que les capacités thermiques. Celles-ci varient en principe en fonction de la composition du mélange et de la température. Dans notre premier calcul nous les avons prises constantes égales à celle du N2 de l'air tout au long de la réaction. Le logiciel permet de faire un calcul exact et en temps réel de ces capacités, en fonction de la température et de la composition du mélange fournissant ainsi un résultat plus fiable. Enfin le logiciel est d'une grande aide en ce qui concerne la chimie de la réaction. En effet, il faut bien comprendre que la combustion dans les cylindres est un phénomène qui fait interagir trois sciences : la Thermodynamique de la combustion, l'Aérodynamique de l'écoulement turbulent, et la Chimie. Jusqu'à présent on n'a considéré que la Thermodynamique de la combustion. La turbulence peut être abordée dans un autre rapport mais la chimie fine de la réaction a été totalement occultée en raison de sa complexité, qui entraîne rapidement des calculs insolvables. CHEMKIN nous permet de prendre en compte cet aspect à l'aide de différents modèles. Précisons à ce stade que si le logiciel permet d'aborder la question de la chimie fine il n'en reste pas moins que ses capacités sont limitées puisque les modèles de chimie complexe dont on dispose ne s'appliquent qu'à des réactifs simples : ici le méthane. Nous expliquerons en détail dans ce projet comment on peut se satisfaire de cette limitation. Il paraît donc intéressant à ce stade de s'appliquer à simuler numériquement la combustion à l'aide de CHEMKIN, dans le but unique rappelons-le d'obtenir une valeur de la température finale plus fiable. Attachons-nous à décrire cette étude.