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Plate-forme logicielle de modélisation électromagnétique

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Description générale :

Le département MOCOSEM dispose d'un ensemble de codes de calcul et d'outils de simulation destinés à l'analyse de systèmes électromagnétiques. Cette « plate-forme logicielle» permet de développer des méthodologies nécessaires à l'étude et l'optimisation de structures innovantes.


Fonctionnalité et caractéristiques :

La plate forme est constituée d'un ensemble de codes de calculs par éléments finis 2D / 3D qui permet d'aborder des problèmes de l'électromagnétisme : magnétostatique, électrostatique, magnétodynamique et ondes électromagnétique. Elle permet également la modélisation de systèmes d'équations couplées en vue d'études multi-physiques. Outre les codes réalisés par le département, permettant le développement et l'intégration de nouvelles fonctionnalités, la plate-forme inclut également plusieurs logiciels commerciaux (ANSYS, COMSOL) destinés notamment aux activités de recherche contractuelle.


Domaines d'applications :

Machines électriques, Contrôle non-destructif, Capteurs, Compatibilité électromagnétique, Antennes et micro-ondes.


Codes de calcul matériaux actifs : CoMaPi 2D/3D


CoMaPi est un logiciel éléments-finis développé au LGEP sous Matlab permettant de modéliser les comportements couplés magnétiques, mécaniques et électriques des systèmes comprenant des matériaux actifs (matériaux magnétostrictifs et piézoélectriques).


Capteur de champ magnétique basé sur l'effet magnétoélectrique, modélisé sous CoMaPi 2D :

Capteur de champ H modélisé par CoMaπ 2D

Distribution du potentiel électrique d'une
structure de type bilame, étude 2D
Déplacements d'une structure
de type bilame, étude 3D


Simulation en contrôle non destructif


Le logiciel Dolmen développé au LGEP est un solveurs "éléments finis" spécialisé pour la simulation numérique de problèmes de CND par courants de Foucault. Il permet en particulier d'intégrer informatiquement et d'évaluer des techniques numériques spécifiques propres à cette problématique (prise en compte de défauts fins, lift-off, raffinement de maillage,... )

Sonde différentielle Réponse d'une sonde différentielle
Exemple : Calcul de la réponse d'une sonde différentielle


Codes de calcul dédiés à la simulation des phénomènes de propagation d'ondes

Diffraction et rayonnement
Diffraction et rayonnement

Propagation en milieu complexe
Propagation en milieu complexe


Outils logiciels d'analyse et de conception de machines électriques


Conception de Machines à Réluctance

Conception de Machines à Réluctance  :  Logiciel MRVSIM

Il existe un autre logiciel dédié lui à la conception de machine synchrone à aimant permanent (SIMAP)

 

 

Autres ressources informatiques

 

Utilisation de FreeFem++


Une étude d'utilisation du logiciel libre FreeFem++ pour la résolution de problèmes électromagnétiques est en train d'être menée.

Exemple simple de résolution d'un problème de magnétostatique 2D.
Simulation d'une machine à réluctance variable

Fichier de maillage

Programme FreeFemm++



Exemple simple de résolution d'un problème de magnétostatique 3D.
(Formulation en potentiel vecteur A, utilisation des éléments d'arêtes)

Il s'agit d'un cube de cuivre d'un mètre de coté traversé par une densité de courant uniforme J0 et constante dans le temps. Nous nous proposons de calculer la répartition du champ magnétique à l'intérieur du cube. La densité de courant est introduite à l'aide du potentiel vecteur électrique T0 (J0=rotT0). La variation de la circulation de ce potentiel est choisie comme linéairedans la dimension y.

Programme FreeFemm ++ Cube de Rubinacci

Programmes éléments finis utilisés pour l'enseignement


Petits exemples de programmation de la methode des elements finis
Elements finis triangulaire du premier ordre
Problème de magnetostatique avec une formulation en potentiel vecteur magnetique A
(Inconnue scalaire : composante en z de A) (Champ magnétique dans le plan xy)
Fil de cuivre infiniment long parcouru par une densité de courant uniforme et constante dans le temps J0

fichier de maillage necessaire fil.msh

Programme Matlab (forme vectorisée)

Programme Python (matrice gérée par le module Sparse de Scipy)