Projet de recherche P4/20 (Action de recherche P4)
Les recherches déjà effectuées ont permis la mise au point d'un logiciel performant de calcul des champs électromagnétiques. Basé sur les méthodes intégrales aussi bien que sur les techniques d'éléments finis, ce puissant outil de calcul numérique est original et innovant à bien des points de vue : conception orientée-objet, utilisation de nombreuses formulations et d'éléments finis spéciaux adaptés, optimisation automatique des maillages basée sur des estimateurs d'erreurs, prise en compte des phénomènes non linéaires et anisotropes, ... Cet outil de modélisation permet de résoudre un grand nombre de problèmes rencontrés dans le domaine de l'électromagnétisme: calcul des champs électriques et magnétiques et des grandeurs dérivées, telles que courants de Foucault, pertes Joule, forces électromagnétiques,...
Le but des recherches actuelles est d'aller plus loin dans le domaine de la modélisation. Dans la réalité, les phénomènes électromagnétiques sont généralement accompagnés d'autres phénomènes physiques, thermiques ou mécaniques par exemple, qui interagissent. Pour l'étude de ces phénomènes couplés, deux aspects sont à envisager : d'une part, il faut résoudre simultanément toutes les équations décrivant le problème, et d'autre part, il faut connaître les dépendances des propriétés des matériaux vis-à-vis des différentes grandeurs physiques.
Les recherches sont orientées dans deux directions :
- Le développement de l'outil de calcul, pour permettre de résoudre simultanément toutes les équations qui gouvernent un phénomène. Grâce à sa conception orientée objet, cet outil est parfaitement modulaire et constitue une base idéale pour l'extension du logiciel.
- La caractérisation des propriétés des matériaux et leur dépendance vis-à-vis des paramètres externes (non linéarités, anisotropie, hystérésis magnétique et diélectrique,...). Dans certains cas, ces propriétés sont bien connues, mais dans beaucoup d'autres, ces dépendances doivent être déterminées expérimentalement afin d'être introduites dans les modèles numériques.
Le partage du travail, la mise en commun des compétences ainsi que la combinaison des moyens techniques des trois laboratoires (ULg, KUL, RUG) doivent permettre de mener à bien la complémentarité entre la recherche numérique et la recherche expérimentale.
Sur le plan pratique, les recherches entreprises permettront d'étudier toute une série de phénomènes importants et souvent mal dominés :
- Le couplage avec les circuits permet d'étudier l'effet des harmoniques des alimentations sur, par exemple, le comportement des machines électriques.
- Le couplage électromécanique permet notamment l'étude des phénomènes magnétostrictifs qui, dans bien des cas, sont considérés comme des phénomènes parasites mais qui pourraient également constituer l'idée de base de réalisations pratiques. Un autre exemple de couplage électromécanique concerne les moteurs piézo-électriques.
- Les exemples de couplage thermoélectrique ne manquent pas. Ils se rencontrent dans toutes les machines électriques où l'équilibre entre la production des pertes (hystérésis, courants de Foucault, pertes Joule) et leur évacuation constitue un des principaux facteurs de dimensionnement. Un autre champ d'application important est le chauffage par induction des tôles d'acier où seule une étude approfondie de la conception des inducteurs permet l'homogénéisation parfaite des propriétés exigée dans les matériels de haute technologie.
