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Ce projet de doctorat vise à déterminer si l'on peut augmenter la densité de puissance d'un moteur à pistons en utilisant l'injection directe d'un monoergol liquide. L'utilisation d'un monoergol dans un moteur à combustion interne permet un fonctionnement sans admission d'air. Ceci élimine plusieurs problématiques et délais associés à l'apport d'air pour moteur à piston traditionnelle. Il devient donc possible d'accroitre la densité de puissance d'un moteur. Pour le projet, du nitrate isopropylique (IPN) a été sélectionné comme monoergol liquide. Ce monoergol a une énergie d'explosion élevée, est facilement abordable, non toxique et non corrosif. Cependant, l'IPN est difficile à allumer à pression atmosphérique, brule lentement et à une balance négative en oxygène. Dans une première phase du projet, les caractéristiques d'injection, d'allumage et de combustion ont été validées pour l'IPN en mode anaérobie, lorsque celui-ci est injecté dans ses propres produits de combustion. Pour ce faire, un premier banc de test de type chambre d'explosion à volume constant (≈36 cm³) a été conçu. Pour ce banc de test, un système d'injection directe et un système d'allumage par bougies incandescentes ont été sélectionnés et caractérisés pour une utilisation avec de l'IPN. La première phase d'expérimentation a démontré la faisabilité d'utiliser l'IPN, comme monoergol liquide, pour cycler des combustions en mode anaérobie. La deuxième phase du projet a consisté à développer, instrumenter et caractériser un prototype de moteur. L'objectif était de caractériser un moteur thermique à piston utilisant l'injection directe de monoergol liquide. Le moteur prototype était muni d'un simple piston libre avec une cylindrée d'environ 45 cm³ et un alésage de 38 mm. Les systèmes d'injection et d'allumage ont été les mêmes que ceux sélectionnés pour la chambre d'explosion. Le cycle thermodynamique du moteur est de type Seiliger (dual cycle). L'apport en monoergol s'effectuait par multipulses d'injec

Le groupe de recherche CAMUS de l'Université de Sherbrooke a conceptualisé et breveté en 2011 une nouvelle architecture de turbine à gaz nommé SRGT (Supersonic Rim-Rotor Gas Turbine). Aucune démonstration expérimentale n’a encore permis d’évaluer ses performances. Ce projet de maitrise consiste donc à l’analyse de la dynamique des gaz d’une turbomachine de type SRGT afin d’évaluer la possibilité de générer de la puissance nette positive en régime permanent. L’objectif de ce projet de recherche est de concevoir les composantes aérodynamiques d’une turbine à gaz SRGT en mode supersonique et de caractériser l’écoulement sur toute la plage d’opération du moteur. Ainsi, on pourra évaluer le potentiel de cette technologie et la pertinence de continuer le développement vers un produit futur. L’évaluation des performances aérodynamiques des composantes du moteur a été effectuée selon un modèle analytique 1D généralisé des écoulements compressibles et selon l’analyse des triangles des vitesses. Des simulations numériques par la méthode de la mécanique des fluides numérique (CFD) ont permis de valider le modèle analytique du moteur. Le point d’opération du moteur (vitesse du moteur de 125 000 rpm, débit massique d’air de 130 g/s, rapport de pression du compresseur de 2.75 et température maximum à l’entrée de la turbine de 1000 K) a été sélectionné afin de produire une puissance nette de plus de 1 kW. Un prototype a été fabriqué et mis en fonction sur un banc de test développé spécialement pour le moteur. L’expérimentation a démontré que le compresseur peut fournir un rapport de pression de plus de 1.35 à 100 krpm pour un débit massique d’air supérieur à 50 g/s. La carte de performance du compresseur a été obtenue expérimentalement ainsi que ses limites d’opérations (limite de blocage et de pompage) pour des vitesses jusqu’à 90 krpm. Des tests d’allumage ont démontré que le moteur avait un gain de puissance de plus de 1 kW durant sa phase d’accélération, bien que la puissance