Onderzoeksproject P5/34 (Onderzoeksactie P5)
De gemeenschap van de elektromagnetische-veldmodellering was tot voor kort verdeeld in twee bijna volledig van elkaar geïsoleerde werelden: enerzijds die van de elektrische-energietechniek (lage frequenties) en anderzijds die van de informatietechnologie (hoogfrequente golfverschijnselen). Echter, als gevolg van de miniaturisering en de verhoging van de frequenties, benaderen deze twee werelden elkaar zeer vlug. Moderne elektrotechnische toepassingen bevinden zich thans op de grens tussen deze werelden.
De doelstelling van deze Inter-Universitaire AttractiePool is bijgevolg tweevoudig. Enerzijds wordt een uitbreiding van de ervaring van het netwerk in het domein van de numerieke modellering beoogd. Anderzijds zal een geheel van nieuwe numerieke methoden ontwikkeld worden voor de analyse van de verschillende interacties van een elektrisch systeem met andere apparaten (bijvoorbeeld informatietechnologische apparaten, dit is het belangrijke probleem van ElektroMagnetische Compatibiliteit) en of met zijn omgeving (elektromagnetische afscherming).
Het project is opgebouwd rond de vier volgende thema’s:
In de vijfde fase zal een belangrijk deel van onze inspanning toegespitst zijn op een grondig onderzoek van de fundamentele interacties tussen de verschillende fysische verschijnselen, met name de constitutieve vergelijkingen en de gekoppelde problemen. Dit zijn de zogenaamde lokale interacties. Dit was reeds een van de belangrijkste thema’s van de vierde fase. Inderdaad, een grote beperking van de actuele simulatieprogramma's is het gebrek aan nauwkeurige constitutieve wetten. Een betere kennis van de materialen en hun verliezen moet daarom worden verworven. Nauwkeurige materiaalmodellen (bijvoorbeeld voor hysteresis) moeten ontwikkeld worden en vervolgens geïmplementeerd worden in de numerieke simulaties.
Teneinde de lange-afstandsinteracties tussen de elektromagnetische toestellen efficiënter te modelleren, zal de hybriede FEM-BEM methode verder ontwikkeld worden, onder meer met andere types Green-functies (Hankel, Helmholtz). Tevens zullen de algebraïsche solvers verbeterd worden (preconditionering met multigrid, de "Fast Multi-Pole method"). Verdere ontwikkelingen zijn eveneens nodig om de symmetrie in de grenselementenmethode (BEM) optimaal te benutten. Verschillende stategiëen zullen dan kunnen worden gevolgd bij de modellering van elektromagnetische afscherming, stralingseffecten en capacitieve effecten in elektronische circuits en belangrijke aspecten van EMC.
In de praktijk denken ontwerpers in termen van modellen die een beperkt aantal vrijheidsgraden hebben. Deze vrijheidsgraden zijn sterk gecorreleerd met de wijzigbare parameters van het systeem, zoals de geometrie, meetbare beperkingen en materiaaleigenschappen. Een belangrijke uitdaging van het project bestaat erin robuste methoden te ontwikkelen die toelaten de resulaten van gedetailleerde numerieke simulaties, met hun enorm aantal vrijheidsgraden, te projecteren in ruimtes van een zeer klein aantal goed gekozen dynamische variabelen. Deze benadering is de zogenaamde niet-lineaire macromodellering. Ze laat een vlugge verkenning van de ruimte van de ontwerpsparameters toe en levert een dynamisch model van het dispositief binnen een groter systeem, welke op een andere manier gemodelleerd wordt (circuitanalyse, symbolische modellering, ...). Onze doelstelling is het automatiseren van de macromodellering zodat het een courante ontwerpsmethode kan worden.
Tenslotte, alle ontwikkelingen zullen worden gerealiseerd in nauwe samenwerking dankzij een gemeenschappelijk ontwikkelingsplatform dat opgezet en onderhouden zal worden onder leiding van de ELAP groep. De doelstelling is het opbouwen van één software die het werk van alle teams zal verenigen, zowel het werk dat reeds gerealiseerd is als het werk dat zal worden gerealiseerd in de vijfde fase. Dit zal uiteindelijk leiden tot een numeriek modelleringspakket van hoge wetenschappelijke waarde, aangepast aan de reële noden van het hedendaags elektromagnetisch ontwerp.
