Modélisation de l'efficacité de capture de filtres particulaires pour moteur diesel

Pour réduire les émissions de suie d'un moteur diesel, des filtres particulaires diesel (FPDs) sont ajoutés au système de traitement des gaz d'échappement. Étant donné que les normes régissant ces émission sont de plus en plus strictes, il est nécessaire de comprendre de mieux en mieux les phénomènes ayant lieux dans un FPD pour en concevoir des plus performants. Un de ces phénomènes n'ayant reçu que peu d'attention est la thermophorèse. L'objectif de ce travail est d'améliorer la compréhension de l'effet de la thermophorèse sur la capture des particules de suie dans un FPD. Pour évaluer l'importance de ce phénomène et ses effets sur la capture de la suie, un modèle numérique a été développé. Il se compose de trois étapes : (1) la reconstruction numérique d'un fragment de mur poreux de cordiérite à l'aide du recuit simulé, (2) le calcul du champ de vitesse au travers du mur poreux par la méthode de Boltzmann sur réseau, et (3) la résolution des trajectoires des particules de suies calculées par une équation modifiée de Langevin prenant en compte la thermophorèse. Les effets de l'intensité et de l'orientation de la force thermophorétique sur des particules aérosols de diverses tailles et pour trois vitesses d'écoulement du gaz. Il a été démontré que la thermophorèse peut affecter jusqu'à 27% du volume total des particules de suies entrant dans le FPD. De plus, la force thermophorétique a eu pour impact d'affecter l'efficacité de capture de ±2% et la profondeur moyenne de capture de ±10μm en fonction de son orientation par rapport à celle de l'écoulement. Un critère sur l'importance de la force thermophorétique dans le modèle basé sur le nombre de Stokes et de Reynolds a été trouvé. Il s'agit du premier travail portant sur l'effet de la thermophorèse dans un FPD.