Rôle du rayonnement

Le rayonnement représente un flux de chaleur et d'énergie dans des conditions à hautes températures, autrement dit, il est à prendre en compte durant la phase de combustion.

 

On peut distinguer 3 types de rayonnement sur la surface supérieure du piston :

-Rayonnement entre les différentes surfaces de la chambre

-Rayonnement des particules de suie

-Rayonnement des gaz semi-transparents

 

Continental n'a que très peu d'information sur la température de surface de la chambre. Néanmoins, nous pouvons supposer qu'en phase de combustion les différentes surfaces sont de températures assez proches. Sachant que le flux de chaleur associé au rayonnement est une échange nette entre 2 surfaces, nous pouvons considérer que devant les échanges convectives, ces échanges sont négligeables.

Concernant le rayonnement des particules de suies, ce modèle est un moteur essence (spark-ignition). Il produit donc assez peu de particules solides. Ce rayonnement est alors lui aussi négligeable.

Les échanges nettes des gaz semi-transparents sur une paroi sont données par la corrélation suivante :

$\Large{ \phi_{gp} = \epsilon'_p C_0 [\epsilon_g (\frac{T_{gm}}{100})^4 -\alpha_g (\frac{T_{gm}}{100})^4] } $    [W/m²]

$\large{\alpha_g}$ : absorption du gaz, calculée à partir de corrélations [3].

$\large{\epsilon_g} \approx 0.1$ : émissivité du gaz, calculée à partir de corrélations [3].

$\large{\epsilon_p'}$ : emissivité équivalente de la paroi donné par $\large{\epsilon_p'=\frac{\alpha_p+1}{2}}$ avec $\alpha_p$, absorptivité de la paroi.

$\large{C_0}$ : constante, prise égale à 5.672 selon [3].

$\large{T_{gm}}$ et $\large{T_{pm}}$ : Températures moyennes du gaz et de la paroi.
 Un calcul simple est proposé pour ces températures dans le livre [3].

Le rayonnement étant proportionnel à T⁴, le rayonnement des gaz intervient  principalement à hautes températures, donc après combustion (si elle est supposée infiniment rapide). Après combustion, les gaz dans l'enceinte sont du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau (et du diazote qui n'intervient pas dans le rayonnement).

Après calcul validé par [1], le flux surfacique équivalent est de l'ordre de 0.2 MW/m² qui ne représente que 5% du flux de chaleur au moment de la phase de combustion. Le rayonnement variant en T⁴, décroit rapidement comparé à la convection. Ramené aux échanges thermiques dans un cycle, le rayonnement des gaz est lui aussi négligeable au vu de la précision globale de notre système (approximation de la géométrie, loi corrélée de jet refroidissant à la base du piston, corrélation de Woschni, approximation sur l'évaporation).