PROGRAMME DE NUMELEC 2015 8h00-9h00 Bienvenue et enregistrement 9h00-9h30 Ouverture Mercredi 3 juin 2015 (1 ère journée) SESSION «INVITÉ» Président de session : André Nicolet 9h30-10h20 Conférence invitée 1 - Iterative solution of wave propagation problems: a difficult task Martin Jakob Gander Université de Genève 10h20 Pause 30 min SESSION ORALE N 1 «PROBLEMES GENERAUX» Président de session : Patrick Dular 10h50 Présentation invitée 84 - Identification Robuste de Sources Statiques de Champ Magnétique par Inférence Bayésienne O. Pinaud, O. Chadebec, LL. Rouve, JM. Guichon, A. Vassilev G2ELab, CEA-Leti 11h10 83 - Un tenseur de Maxwell non-linéaire et symétrique A. Bossavit LGEP 11h30 58 - Norm estimates of Herberthson's integral equation on a PEC sphere B. Alzaix, B. Michielsen, J.-R. Poirier and L. Giraud ONERA, LAPLACE, INRIA 11h50 86 - Méthode hybride éléments finis - équations intégrales de frontière pour la résolution des problèmes magnétostatiques non-linéaires D. M. Araujo, G. Meunier, O. Chadebec, J.-L. Coulomb, L. Rondot G2ELab, Schneider Electric 12h10 88 - Modélisation par les éléments finis des quasi-modes dans les guides d onde segmentés G. Demésy, A. Nicolet, F. Zolla Institut Fresnel 1
Déjeuner 12h30 14h00 SESSION POSTER N 1 - MATÉRIAUX ET APPLICATIONS SALLE 8.011 14h00 15h30 Président de session : Johan Gyselinck 14 - Distribution transitoire de la tension dans les systèmes multiconducteur-isolant des machines électriques sous alimentations à fronts raides N. Radja, M. Rachek, S. Cherif and S. Nait Larbi LATAGE 20 - Influence de la direction du champ magnétique appliqué sur les pertes et l aimantation des supraconducteurs A. Kameni1, F. Bouillault LGEP 22 - Calcul des pertes cuivre dans les conducteurs multi filamentaires. Application aux bobinages des machines à réluctance variable à double saillance M. Al Eit, L. Santandrea, F. Bouillault, C. Marchand, G. Krebs GeePs 25 - Application de l approche de l intégration finie aux problèmes d évaluation des matériaux à l aide des méthodes électromagnétiques T. Svaton, A. Skarlatos CEA, Digiteo Labs 27 - Etude par éléments finis de la méthode des quatre pointes pour la caractérisation des propriétés électromagnétiques d une plaque épaisse L. Arbenz, A. Benabou, S. Clénet, J.-C. Mipo, P. Faverolle L2EP 31 - Integration of modified energetic model for ferromagnetic hysteresis in finite volume time domain for electromagnetic field calculation M. Hamimid, S.M. Mimoune, M. Feliachi University of Bordj Bou Arreridj, IREENA 39 - Modélisation 3D de bobinages «feuillards» à l aide d éléments coques pour la simulation de coupleurs magnétiques haute fréquence L. Havez, E. Sarraute, R. Perrussel LAPLACE 46 - Evaluation of Electrical Transverse Conductivity of the Unidirectional CFRP M. Khebbab, M. Feliachi, M.E.H. Latreche University of Bordj Bou Arreridj, IREENA, LEC 54 - Comparison of Trapped Magnetic Field ofhts Bulk during Magnetization Process with MPSC and MMPSC Methods M. L. Khene, L. Alloui, S. M. Mimoune, M. Feliachi, F. Bouillault LMSE, IREENA, LGEP 2
SESSION POSTER N 1 - MATÉRIAUX ET APPLICATIONS SALLE 10.103 14h00 15h30 Président de session : Johan Gyselinck 56 - Magnetic flux density calculation using transformation models in 3D NDT systems A. Diche, H. Mohellebi, A. Zaoui, M. Féliachi Dépt d Electrotechnique U. Tizi-Ouzou, IREENA 59 - Nouvelle technique d inversion en END-CF basée sur le système neuro-flou à inférence adaptative N. Mohdeb, M. Naïdjate, M. Feliachi, T. Hacib, M. R. Mekideche U. de Jilel, IREENA 63 - Parameters Identification in the Study of Stress Behavior in Nonlinear Magnetostrictive Materials F. Hocini, S. H. Ould Ouali, H. Mohellebi, M. Féliachi Numerical Modeling of Electromagnetic Phenomenon and Components Laboratory, IREENA 67 - Evaluation du Seuil de Percolation Electrique de Matériaux Composites en Graphite de Carbone F.D. Senghor, G. Wasselynck, D. Trichet, G. Berthiau IREENA 79 - Expression analytique de l inductance mutuelle entre deux bobines circulaires possédant un noyau supraconducteur ou ferromagnétique K. Berger, R.A. Linares Lamus, T. Lubin, M. Hinaje, J. Lévêque GREEN 81 - Multiobjective Design Optimization of a Low Speed Slotted Doubly Salient Permanent Magnet Machine L. Moreau, J. Huang, M.E. Zaïm, T. Tang IREENA, Shanghai Maritime University 93 - Optimisation d un séparateur magnétique double capteur pour la purification de liquides en écoulements à vitesses élevées A. Belounis, R. Mehasni, M. Ouili, M. Feliachi, MEL. Latreche, G. Berthiau LEC, IREENA 95 Modélisation semi-analytique du CND-CF pour la caractérisation de l entrefer et de défaut dans une structure en multicouches F.Bouali, H. Mohellebi, A. Bouhedda, G.Yousfi Dépt. d électrotechnique U. Tizi-Ouzou 98 - Méthode de raccordement des coordonnées curvilignes pour le calcul de la distribution des courants induits dans un tube cylindrique défini par un profil longitudinal interne/externe de forme quelconque D.Prémel, G.Granet, F. Caire CEA-LIST, LASMEA, AREVA 15h30 Pause 30 min 3
SESSION ORALE N 2 «METHODES» Président de session : Frédéric Bouillault 16h00 Présentation invitée 16 - Formulations intégrales et éléments de frontière pour le contrôle par courants de Foucault A. Vigneron, E. Demaldent, M. Bonnet CEA-LIST, POEMS 16h20 66 - Impédances de surface en 2D : comparaison de méthodes de paramétrisation en δ L. Krähenbühl, P. Dular, V. Péron, R. Perrussel, R. Sabariego, C. Poignard Ampère, U. Liège, U. Pau, KU Leuven, INRIA 16h40 71 - L interpolation vectorielle dans la méthode des éléments naturels D. Pereira Botelho, Y. Marechal, B. Ramdane G2ELab 17h00 61 - The calculation method of obtaining flux-linkage characteristics for highly saturated switched reluctance machines Qiang Yu, J. Gyselinck Université libre de Bruxelles 19h30 - Cocktail 4
jeudi 4 juin 2015 (2 ème journée) SESSION «INVITÉ» Président de session : André Nicolet 8h30-9h20 Conférence invitée 2 - Recent advances in domain decomposition methods for timeharmonic electromagnetic wave problems Christophe Geuzaine Université de Liège SESSION ORALE N 3 «MATERIAUX» Présidente de session : Afef Lebouc 9h20 Présentation invitée 11 - Modélisation multiphysique de matériaux multiferroïques artificiels intrinsèques par la méthode des éléments finis H. Talleb, A. Gensbittel, Z. Ren UPMC 9h40 41 - Modélisation d une cavité en matériau composite avec une méthode de Galerkin discontinue pour l évaluation de son efficacité de blindage M. Boubekeur, A. Kameni, L. Pichon LGEP 10h00 57 - Using a vector Jiles-Atherton hysteresis model for isotropic magnetic materials with the FEM, Newton-Raphson method and relaxation procedure C. Guérin, K. Jacques, R. V. Sabariego, P. Dular, C. Geuzaine, J. Gyselinck Cedrat, Université libre de Bruxelles, Université de Liège, Université KU Leuven 10h20 100 - Conception d'un capteur CF à champ tournant. Application à la caractérisation de matériaux composites à fibres de carbone M. Naidjate, B. Helifa, M. Feliachi, I. K. Lefkaier Lab. de Physique des Matériaux Laghouat, IREENA 10h40 11h10 - Pause 30 min 5
SESSION POSTER N 2 PROBLEMES GENERAUX ET METHODES SALLE 8.011 11h10 12h40 Président de session : Souri Mohamed Mimoune 12 - Résolution numérique des équations régissant la conduction dans un diélectrique en régime transitoire N.Meftali, S.Bouazabia Laboratoire des Systèmes Electriques et Industriels 17 - Un lagrangien pour la formulation T Ω G. Vinsard, S. Dufour, E. Saatdjian LEMTA 21 - Prise en compte des symétries dans la méthode des moments magnétostatiques R. Oubaid, Y. Lefevre, J-R. Poirier LAPLACE 35 - FEM-BEM Iterative Solution of Electrostatic Problems with Floating Potential Conductors G. Aiello, S. Alfonzetti, N. Salerno Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e Informatica (DIEEI), Università di Catania 36 - The Hybrid FEM-QSDBCI Method for the Solution of Open-Boundary Electrostatic Problems G. Aiello, S. Alfonzetti, N. Salerno Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e Informatica (DIEEI), Università di Catania 40 - Méthodes de calcul des sources pour des bobines non-maillées avec la formulation éléments finis A V P. Ferrouillat, C. Guérin, G. Meunier, B. Ramdane, P. Dular, P. Labie, D. Dupuy G2ELab, CEDRAT 53 - Formulations intégrales de volume en électromagnétisme basées sur une approche circuit G. Meunier, O. Chadebec, J.-M. Guichon, V. Le-Van, T.-T. Nguyen, J. Siau, B. Banwarth, P. Labie G2ELab 55 - Etude expérimentale et modélisation magnétothermique de busbars laminés O. Puigdellivol, Y. Le Menach, S. Harmand, D. Méresse, J.F. Wecxsteen L2EP, TEMPO 69 - Couplage entre formulations intégrale de volume et intégrale de frontière pour la modélisation de problèmes électromagnétiques en présence de diélectriques J. Siau, G. Meunier, O. Chadebec, J.-M. Guichon, R. Perrin-Bit CEDRAT, G2ELab 6
SESSION POSTER N 2 PROBLEMES GENERAUX ET METHODES SALLE 10.103 11h10 12h40 Président de session : Souri Mohamed Mimoune 72 - Eddy Currents Modeling using a Multidimensional Wave Digital Computational Structure S. Rezgui, H. Mohellebi, A. Diche Faculté de Génie Electrique et Informatique, Université Mouloud Mammeri, Tizi Ouzou 73 - Some remarks about discretization procedures, both mesh-based and meshless, useful in implementing numerical methods E. Costamagna University of Pavia, Department of Industrial and Information Engineering 74 - Formulation intégrale de volume en potentiel vecteur magnétique pour les problèmes magnétostatiques non linéaires en présence d'aimant permanent V. Le-Van, G. Meunier, O. Chadebec, J.-M. Guichon, B. Bannwarth G2ELab 75 - Impulse Response of a High Temperature Superconductor using Wave Digital Principles S. Rezgui, H. Mohellebi, Y. Yesli Faculté de Génie Electrique et Informatique, Université Mouloud Mammeri, Tizi Ouzou 78 - Hierarchical Matrices for Scattering Problems P. Daquin, J.-R. Poirier, R. Perrussel LAPLACE 89 - Vers une simulation en temps réel par éléments finis sur GPU V-Q Dinh, Y. Marechal G2ELab 92 - Mise en œuvre informatique et analyse des performances comparées d une méthode de décomposition de domaine en recouvrement avec joints T. Boubehziz, A. Christophe, L. Santandrea, Y. Le Bihan GeePs 101 - Wide range progressive inductor models in magnetic vector potential finite element formulations P. Dular, P. Kuo-Peng, M. V. Ferreira da Luz, L. Krähenbühl University of Liege - ACE, Universidade Federal de Santa Catarina, GRUCAD, Ampère 7
Déjeuner 12h40 14h00 SESSION ORALE N 4 «APPLICATIONS 1» Président de session : Bastiaan Michielsen 14h00 Présentation invitée 68 - Étude de la détectabilité de défaut dans les composites de carbone stratifiés par la technique de CND par thermographie inductive H.K. Bui, G. Wasselynck, D. Trichet, G. Berthiau IREENA 14h20 47 - A Finite Element Study on the Role of Material Properties in the Eddy Current Losses in Soft Magnetic Composites X. Ren, R. Corcolle, L. Daniel GeePs 14h40 62 - Modélisation de l'effet magnéto-thermoélectrique agissant sur de petites particules conductrices immergées dans un métal liquide Y. Du Terrail Couvat, O. Budenkova, A. Gagnoud SIMaP 15h00 48 - Transformation Optics for the Validation of a Time-Domain Full-Wave Model of Linear Complex Media A. Ijjeh, M.M. Ney Mines-Telecom Institute 15h20 37 - Réduction de modèle par POD appliquée à un transformateur planar en régime magnéto-harmonique L. Taylor, T. Henneron, X. Margueron, Y. Le Menach, P. Le Moigne L2EP 15h40 16h10 - Pause 30 min 16h10 18h30 Excursion - visite 19h30 - Soirée de gala 8
vendredi 5 juin 2015 (3 ème journée) SESSION «INVITÉ» Président de session : André Nicolet 8h30-9h20 Conférence invitée 3 - Modeling challenges in post-moore era IC design and verification Zhuoxiang REN UPMC SESSION ORALE N 5 «PROBLEMES COUPLES» Président de session : Gérard Meunier 9h20 Présentation invitée 50 - Modélisation éléments finis de composites magnétoélectriques avec électrodes interdigitées N. Galopin G2ELab 9h40 85 Modélisation du cycle AMR dans la réfrigération magnétique M. Almanza, A. Kedous-Lebouc G2ELab 10h00 32 - Finite difference 2D model of a magnetohydrodynamic inertial actuator M. Mesurolle, Y. Lefèvre, C. Casteras LAPLACE, CNES 10h20 10h50 - Pause 30 min 9
SESSION ORALE N 6 «APPLICATIONS 2» Président de session : Francis Piriou 10h50 Présentation invitée 51 - Résolution d un problème piézoélectrique par la méthode «Proper Generalized Decomposition» T. Henneron, C. Nadal, T.T. Nguyen, S. Clénet L2EP 11h10 80 - Détermination des pertes harmoniques dans les aimants permanents. Cas des machines synchrones à aimants déposés M. E. Zaïm, W. Boughanmi, A. Benabou, A. Tounzi, T.N.L. Dang IREENA, L2EP 11h30 87 - Modélisation du couplage champ foudre sur câbles B. Michielsen Onera 11h50 82 - Modélisation des perturbations magnétiques sur une montre mécanique R. Khairi, X. Mininger, R. Corcolle, L. Pichon, L. Bernard GeePs Déjeuner 12h30 14h00 14h00 14h30 CONCLUSION ET CLÔTURE 10
jeudi 4 juin 2015 En fin d après-midi, nous proposons la visite de Terres de Sel à Guérande, au cœur des marais salants. Des cars seront prévus au départ de l IUT de Saint-Nazaire. 11
Conférences invitées Conférence invitée 1 - Iterative solution of wave propagation problems: a difficult task Martin Jakob Gander Université de Genève I will start my presentation with a historical introduction to the Helmholtz equation, and show that this equation is much more difficult to solve by classical iterative methods than the deceivingly similar looking 'positive definite' Helmholtz equation. I will then explain three recently introduced seemingly new methods, the sweeping preconditioners by Engquist et al., the source transfer domain decomposition method by Chen et al., and a rapid domain decomposition method based on PML by Stolk. I will show that these methods are very much related, and can all be understood in the context of optimal and optimized Schwarz methods, which were developed around 2000 for the iterative solution of very general partial differential equations. This relation also permits the extension of the methods to solve the time harmonic Maxwell's equation, which inherit all the difficulties for their iterative solution from the Helmholtz equation. I will finally show one particular class of optimized Schwarz method for Maxwell's equations, present closed form asymptotic results for optimized transmission conditions, and several numerical examples that illustrate the performance of these methods. Conférence invitée 2 - Recent advances in domain decomposition methods for timeharmonic electromagnetic wave problems Christophe Geuzaine Université de Liège In terms of computational methods, solving three-dimensional time-harmonic electromagnetic wave problems is known to be challenging, especially in the high frequency regime. The brute-force application of the finite element method in this case leads to the solution of very large, complex and possibly indefinite linear systems. Direct sparse solvers do not scale well for such problems, and Krylov subspace iterative solvers can exhibit slow convergence, or even diverge. Domain decomposition methods provide an alternative, iterating between subproblems of smaller sizes, amenable to sparse direct solvers. In this talk I will present two recent advances in the design and implementation of domain decomposition methods for such high-frequency electromagnetic wave problems, which are well suited for high-performance large scale parallel computations. First, I will introduce a new non-overlapping Schwarz domain decomposition method that exhibits quasi-optimal convergence properties, i.e., with a convergence that is optimal for the evanescent modes and significantly improved compared to competing approaches for the remaining modes. These improved properties result from a combination of an appropriate choice of transmission conditions and a suitable approximation of the magnetic-to-electric surface boundary operators. Even with optimal transmission conditions, however, the number of iterations of non-overlapping Schwarz methods increases with the number of subdomains. To address this issue, I will then present a sweeping preconditionner that approximates the inverse of the iteration operator for a layered partitioning of the domain. The resulting, sequential algorithm is shown to converge independently of the number of subdomains and frequency. Reducing the sweeping range allows to perform several shorter sweeps in parallel, and only leads to a small to moderate increase in the iteration count which is largely counterbalanced by the gain in time-to-solution and resource usage. Pipe-lining multiple right-hand sides is also a complementary option for maximizing throughput. I will conclude by demonstrating these algorithms using the open source code GetDDM, which is freely available online and has been used to solve problems with several billions of unknowns on massively parallel computers. 12
Conférence invitée 3 - Modeling challenges in post-moore era IC design and verification Zhuoxiang REN UPMC As the CMOS technology shrinks to its physics limitation, the IC industry enters to post Moore s law era and trends to three directions. The first is the further miniaturization of physical feature sizes of the on-chip logic and memory functions in advanced CMOS technology. The second is the heterogeneous integration by including more functionalities (analog, RF, sensor, power, etc) within a single chip or a single package. And the third is the continued research on beyond silicon devices by exploiting new discovers in nanomaterials and new inventions in nanotechnologies. In all these scenarios, the success of the IC design relies increasingly on the numerical modeling which should provide accurate and efficient models to the design and simulation tools. On the one hand, the modern devices (silicon or beyond silicon based) involve new materials, new structures or new process technologies and bring new features on multiphysics and multiscale issues. Breakthrough compact modeling tools are needed to handle these new issues. On the other hand, the highly integrated functionalities make the system more compact and hence more vulnerable to electromagnetic interferences. The accurate parasitic extraction of interconnects and the full wave analysis of functional blocks become crucial for signal integrity and electromagnetic compatibility. Moreover, the variability of the fabrication processes and the fluctuation of the operation environments (temperature, stress, voltage, etc) impact the performance of devices and systems, which should be taken into account in the early stage of design cycle. Those effects may have both the deterministic and stochastic natures and the ability of statistical analysis should be enabled in the modeling tools. All these aspects require the increasing capacity of electromagnetic and multiphysics solvers, associated with the model reduction techniques for adequate model abstractions for different scale levels and the statistical analysis tools for uncertainty propagation. To meet the industrial expectation, the paradigm of trade-off between the accuracy and speed is the ultimate research objective in the development of accurate yet efficient modeling tools. 13
Articles présentés dans NUMELEC 2015 11 - Modélisation multiphysique de matériaux multiferroïques artificiels intrinsèques par la méthode des éléments finis H. Talleb, A. Gensbittel, Z. Ren UPMC Ce papier propose une contribution à l'étude des matériaux multiferroïques artificiels intrinsèques à l'aide d'une modélisation par la méthode des éléments finis. Les résultats de simulation montrent une influence importante de la répartition spatiale des inclusions magnétostrictives sur le coefficient du couplage magnétoélectrique 12 - Résolution numérique des équations régissant la conduction dans un diélectrique en régime transitoire N.Meftali, S.Bouazabia Laboratoire des Systèmes Electriques et Industriels Cet article, propose un modèle numérique décrivant le comportement transitoire d'un diélectrique liquide pour une injection unipolaire impulsionnelle. L'objectif principal est l'établissement du modèle mathématique et la présentation des méthodes de sa résolution. Le modèle est basé sur l'équation de Poisson couplée à la loi de conservation de charges et l'équation des courants lors d'une conduction. Le système d'équations est résolu par les différences finies en utilisant l'algorithme de Thomas pour l'équation de Poisson et la méthode d'euler pour la loi de conservation de charges. Les résultats obtenus montrent que le modèle établi ainsi que la méthode de résolution reproduisent correctement le comportement du système sous une haute tension continue. 14 - Distribution transitoire de la tension dans les systèmes multiconducteur-isolant des machines électriques sous alimentations à fronts raides N. Radja, M. Rachek, S. Cherif and S. Nait Larbi LATAGE Le but de l'article est de modéliser la propagation de la tension dans les systèmes d'isolations électriques (SIE) des machines électriques soumis à des tensions à front raide. L'approche repose d'une part sur le calcul en hautes fréquences des paramètres Résistances-Inductances-Capacités (RLC) de l'ensemble multiconducteurs-isolants d'encoches, en utilisant le modèle magnétodynamique en potentiel vecteur magnétique couplé à l'équation de la densité de courant totale. Un schéma électrique équivalent intégrant les paramètres (RLC) est mis en œuvre en vue de simuler la distribution de la tension inter-spires dans un enroulement. 14
16 - Formulations intégrales et éléments de frontière pour le contrôle par courants de Foucault A. Vigneron, E. Demaldent, M. Bonnet CEA-LIST, POEMS Nous présentons une formulation intégrale des équations de Maxwell bien adaptée à la modélisation de contrôles par courants de Foucault. Le bien-fondé de notre approche se traduit par sa précision et par la stabilité du conditionnement du système linéaire sous-jacent. Il repose sur une décomposition de domaine en fonction des composantes physiques des densités de courants approchées, portée par la discrétisation. Deux variantes sont également proposées dont l'une est équivalente à l'approximation courant de Foucault. 17 - Un lagrangien pour la formulation T Ω G. Vinsard, S. Dufour, E. Saatdjian LEMTA Une forme lagrangienne de la formulation T-Omega est produite ; elle utilise la fonction de Rayleigh pour prendre en compte la dissipation Joule. Son intérêt peut sembler plus théorique que pratique mais sa considération apporte cependant notamment un éclairage sur l'utilisation de cette formulation dans le calcul de courants induits dans des domaines non simplement connexes. 20 - Influence de la direction du champ magnétique appliqué sur les pertes et l aimantation des supraconducteurs A. Kameni1, F. Bouillault LGEP Une approche de semi-implicite basé sur une méthode de type Galerkin Discontinu est utilisée pour calculer la densité de courant induite dans les supraconducteurs à haute température critique. Le matériau est caractérisé par une loi vectorielle non linéaire de type puissance à paramètres constants. Des simulations sont effectuées sur un tore supraconducteur soumis à un champ magnétique appliqué dans différentes directions. Les résultats montrent l'influence de la direction du champ magnétique extérieur sur les pertes et l'aimantation. 15
21 - Prise en compte des symétries dans la méthode des moments magnétostatiques R. Oubaid, Y. Lefevre, J-R. Poirier LAPLACE Dans ce travail, nous présentons une stratégie pour prendre en compte les symétries dans la méthode des moments magnétostatique (MMM). Ceci permet de réduire les dimensions de la matrice d'interaction et ainsi de réduire les dimensions du système algébrique à résoudre. 22 - Calcul des pertes cuivre dans les conducteurs multi filamentaires. Application aux bobinages des machines à réluctance variable à double saillance M. Al Eit, L. Santandrea, F. Bouillault, C. Marchand, G. Krebs GeePs La forte corrélation entre la manière dont est réalisé un enroulement et les pertes qui y sont dissipées montre toute la nécessité d'y porter une attention particulière. Ce résumé propose une méthode d'analyse d'enroulements complexes réalisés avec des fils torsadés (FT) ou avec des fils de Litz (FL). Elle s'appuie sur une modélisation par éléments finis (EF) 2D. La méthode EF 2D utilisée a permis de vérifier l'intérêt de ces enroulements pour réduire les pertes par courants de Foucault. Elle permet un calcul des densités du courant et des pertes cuivre dans chaque fil individuellement. 25 - Application de l approche de l intégration finie aux problèmes d évaluation des matériaux à l aide des méthodes électromagnétiques T. Svaton, A. Skarlatos CEA, Digiteo Labs Ce travail porte sur la simulation d'une application de caractérisation de matériau par méthode électromagnétique. Une plaque en acier ferromagnétique, de caractéristique non linéaire, est excitée par deux bobines inductrices alimentées en opposition de phase avec un signal sinusoïdal. Le problème électromagnétique, présentant une symétrie de révolution autour de l'axe commun des bobines, est résolu en 2D à l'aide de la méthode des intégrations finies ou Finite Integration Technique (FIT). La mise en œuvre numérique et les aspects liés à la convergence de la résolution non linéaire sont discutés, puis les résultats obtenus sont comparés avec ceux fournis par un code éléments finis de référence. 27 - Etude par éléments finis de la méthode des quatre pointes pour la caractérisation des propriétés électromagnétiques d une plaque épaisse L. Arbenz, A. Benabou, S. Clénet, J.-C. Mipo, P. Faverolle L2EP L'étude s'intéresse à la détermination de la perméabilité relative et de la conductivité électrique d'une plaque épaisse à l'aide d'un capteur quatre pointes. La réponse du capteur est modélisée selon une approche analytique proposée par Bowler et al. et une approche basée sur un modèle éléments finis 3D. On constate que l'approche analytique atteint ses limites si la perméabilité de la plaque et son épaisseur deviennent trop importantes et une modification du modèle est alors proposée. 16
31 - Integration of modified energetic model for ferromagnetic hysteresis in finite volume time domain for electromagnetic field calculation M. Hamimid, S.M. Mimoune, M. Feliachi University of Bordj Bou Arreridj, IREENA In this work, the finite volume method (FVM) related with the energetic model (EM) for ferromagnetic hysteresis in time stepping is presented. To describe the dynamic behavior in ferromagnetic materials, the energetic model is modified by introducing two additional energies associated with classical eddy and excess losses. Two new parameters related to eddy and excess losses are introduced. The determination of these parameters is attained by measuring the volumetric energy density. To test the validity of the proposed dynamic energetic model coupled with FVM, the obtained results are compared with measurement. 32 - Finite difference 2D model of a magnetohydrodynamic inertial actuator M. Mesurolle, Y. Lefèvre, C. Casteras LAPLACE, CNES A magnetohydrodynamic inertial actuator uses a liquid metal rather than a solid mass. The liquid, inside an annular channel, is accelerated thanks to transverse electric and magnetic fields. This paper proposes a 2D steady state numerical approach to compute the angular momentum's device under the assumption of a laminar flow 35 - FEM-BEM Iterative Solution of Electrostatic Problems with Floating Potential Conductors G. Aiello, S. Alfonzetti, N. Salerno Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e Informatica (DIEEI), Università di Catania This paper describes an iterative procedure to solve efficiently the global algebraic systems of equations obtained by applying the hybrid FEM-BEM method to the solution of open-boundary electrostatic problems in the presence of floating potential conductors. The conjugate gradient solver is used to solve the FEM equations, whereas the BEM equations are solved by the direct LU solver. Non-standard boundary elements are used. 36 - The Hybrid FEM-QSDBCI Method for the Solution of Open-Boundary Electrostatic Problems G. Aiello, S. Alfonzetti, N. Salerno Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e Informatica (DIEEI), Università di Catania This paper proposes a new hybrid method, called FEM-QSDBCI, for the computation of open boundary electrostatic fields. The integration surface is selected in the middle of the most external layer of finite elements, very near to the truncation boundary, so that the integral equation becomes quasi singular. 17
37 - Réduction de modèle par POD appliquée à un transformateur planar en régime magnéto-harmonique L. Taylor, T. Henneron, X. Margueron, Y. Le Menach, P. Le Moigne L2EP La prédétermination, dans la phase de dimensionnement, des pertes et des valeurs d'inductances est nécessaire à l'élaboration de composants magnétiques performants pour l'électronique de puissance. La modélisation numérique peut être utilisée pour déterminer les caractéristiques propres d'un composant notamment lorsque sa géométrie est "complexe" ou que la fréquence d'utilisation est élevée. Ces modèles sont très précis mais le temps de simulation nécessaire est important par rapport à des modèles analytiques plus simplistes. Les méthodes de réduction de modèles, type POD ou autres, permettent de diminuer le nombre de ces simulations numériques tout en conservant une grande précision. Dans cet article, la méthode POD est appliquée à un transformateur planar haute fréquence et les résultats des simulations sont comparés, en termes de précision et de rapidité, avec une modélisation numérique classique. 39 - Modélisation 3D de bobinages «feuillards» à l aide d éléments coques pour la simulation de coupleurs magnétiques haute fréquence L. Havez, E. Sarraute, R. Perrussel LAPLACE Le travail présenté montre une utilisation originale d'éléments coques pour la modélisation 3D de bobinages feuillards à grand facteur de forme. Le modèle mathématique ainsi que la problématique d'un maillage surfacique adapté des éléments coques couplés au maillage volumique du reste du domaine sont détaillés. La modélisation d'un coupleur magnétique HF réel montre que les résultats de simulation obtenus sont conformes aux résultats expérimentaux. 40 - Méthodes de calcul des sources pour des bobines non-maillées avec la formulation éléments finis A V P. Ferrouillat, C. Guérin, G. Meunier, B. Ramdane, P. Dular, P. Labie, D. Dupuy G2ELab, CEDRAT Dans cet article, différents calculs du champ électromagnétique source sont décrits pour la formulation éléments finis A-V avec des bobines non-maillées. Ces différents calculs sont appliqués sur une machine asynchrone pour définir la meilleure approche. Cette source doit pouvoir ensuite être utilisée sur un domaine réduit fixe ou en mouvement. 41 - Modélisation d une cavité en matériau composite avec une méthode de Galerkin discontinue pour l évaluation de son efficacité de blindage M. Boubekeur, A. Kameni, L. Pichon LGEP Cet article présente la modélisation d'une cavité en matériau composite avec une méthode de Galerkin discontinue dans le domaine temporel. Une condition d'interface, combinée avec une technique d'homogénéisation, est utilisée pour éviter de mailler les plaques de la cavité. Pour illustrer l'intérêt de cette approche, l'efficacité de blindage de la cavité est évaluée par l'étude d'un problème transitoire. 18
46 - Evaluation of Electrical Transverse Conductivity of the Unidirectional CFRP M. Khebbab, M. Feliachi, M.E.H. Latreche University of Bordj Bou Arreridj, IREENA, LEC In this paper, electrical transverse conductivity calculation of unidirectional Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) using an original method based on Markov chains is proposed. Inspired from microscopic cross-section structure of CFRP, electrical percolation system is constructed. The effective transverse conductivity is deduced from equivalent conductance of obtained network; to do this, a notion of escape probability associated to Markov absorbing chains is applied. The obtained results are compared with those given by percolation theory, and also with experimental published data, The obtained results show a good agreement. 47 - A Finite Element Study on the Role of Material Properties in the Eddy Current Losses in Soft Magnetic Composites X. Ren, R. Corcolle, L. Daniel GeePs Soft magnetic composites (SMC) are a promising alternative to laminated steel in many Electrical Engineering applications. In this paper we propose a simplified finite element approach to compute eddy current losses in these materials. The computations allow to quantify the role of exciting source and material properties on current losses. This analysis can later be used in the development of homogenization models for SMC. 48 - Transformation Optics for the Validation of a Time-Domain Full-Wave Model of Linear Complex Media A. Ijjeh, M.M. Ney Mines-Telecom Institute Complex media have gained interest in microwave and millimeter-wave devices. They display some interesting characteristics such as, for instance, tunability and controled filtering capacity. However, such media are generally very complex as they can be fully nonhomogeneous; frequency dependent, anisotropic, time dependent or chiral. This requires simulation techniques capable of solving Maxwell's equations accounting for such media. Also, apart comparison with rather difficult measurement, canonical solutions are not available for validation. In this paper, the concept of transformation optics (TO) is presented as a systematic tool to construct computational problems involving complex media for which the analytical solution is known. Several examples are shown for validation of a new TLM (Transmission-Line Matrix) cell that model complex media. 50 - Modélisation éléments finis de composites magnétoélectriques avec électrodes interdigitées N. Galopin G2ELab L'effet magnétoélectrique dans les matériaux composites résulte de la combinaison des comportements magnétostriction et piézo-électrique via les interactions élastiques. Ce travail porte sur la modélisation de composites multicouches magnétoélectriques avec des configurations d'électrodes interdigitées. Une formulation éléments finis pour ce type de problème, tenant compte du comportement non-linéaire des matériaux magnétostrictifs, et une application à un capteur magnétique sont présentées. 19
51 - Résolution d un problème piézoélectrique par la méthode «Proper Generalized Decomposition» T. Henneron, C. Nadal, T.T. Nguyen, S. Clénet L2EP La méthode de réduction de modèle «Proper Generalized Decomposition» est développée en vue de résoudre un problème couplé mécanique-électrique. L'exemple d'application concerne un actionneur piézoélectrique. 53 - Formulations intégrales de volume en électromagnétisme basées sur une approche circuit G. Meunier, O. Chadebec, J.-M. Guichon, V. Le-Van, T.-T. Nguyen, J. Siau, B. Banwarth, P. Labie G2ELab Récemment de nouvelles formulations fondées sur la méthode des intégrales de volume en électromagnétisme et associées à une approche circuit ont été proposées. Avec l'utilisation des fonctions de Green, ces dernières ont l'avantage de ne nécessiter que la discrétisation des parties actives. Particulièrement adaptées à la modélisation des dispositifs où la présence d'air est significative, elles conduisent à d'excellents résultats, même avec des maillages peu denses. Nous proposons dans ce papier de présenter une approche synthétique des différentes formulations qui ont été mises en œuvre, tout en mettant l'accent sur les points forts et les éléments nécessaires à prendre en compte pour atteindre un niveau de performance élevé. 54 - Comparison of Trapped Magnetic Field ofhts Bulk during Magnetization Process with MPSC and MMPSC Methods M. L. Khene, L. Alloui, S. M. Mimoune, M. Feliachi, F. Bouillault LMSE, IREENA, LGEP Trapped magnetic field is compared during magnetization processes of bulk superconductorbytwo methods. The first is a multi-pulse process with stepwise cooling (MPSC) method and the second is a modified multipulse process with stepwise cooling (MMPSC) method. The trapped magnetic field is evaluated by using a three dimensional (3D) control volume method (CVM). The electromagnetic and thermal equations are coupled together to evaluate the trapped magnetic field of GdBaCuO bulk superconductor. The nonlinear dependence of shielding current and temperature on magnetic field is considered by using a power-law model. The results indicate that the MMPSC method permits to increase the trapped magnetic field of the HTS superconductor magnet. 55 - Etude expérimentale et modélisation magnétothermique de busbars laminés O. Puigdellivol, Y. Le Menach, S. Harmand, D. Méresse, J.F. Wecxsteen L2EP, TEMPO Etude expérimentale et modélisation de busbars laminés. Comparaison des méthodes PEEC et FEM pour le calcul d'inductance propre (L), mutuelle (M) et effective (Leff) ainsi que pour la résistance (R). Couplage magnétothermique (méthode FEM) pour le calcul de température. Validation par image infrarouge. 20
56 - Magnetic flux density calculation using transformation models in 3D NDT systems A. Diche, H. Mohellebi, A. Zaoui, M. Féliachi Dépt d Electrotechnique U. Tizi-Ouzou, IREENA In the present work we use analytical transformation models exploiting conformal mapping method in vector field analysis. Two different models are built: a geometric model and a vector one. Such models allow us to determine the electromagnetic field behavior in a cylindrical body knowing the field distribution in its Cartesian equivalent problem. This is obtained by transforming both the geometry and the electromagnetic field. The models are applied to a power steam generator tube presenting a 3D external defect. Comparisons with finite element (FEM) results are carried out in order to check the validity of the proposed models. 57 - Using a vector Jiles-Atherton hysteresis model for isotropic magnetic materials with the FEM, Newton-Raphson method and relaxation procedure C. Guérin, K. Jacques, R. V. Sabariego, P. Dular, C. Geuzaine, J. Gyselinck Cedrat, Université libre de Bruxelles, Université de Liège, Université KU Leuven This paper deals with the use of a vector Jiles-Atherton hysteresis model included in 2D finite element modelling. The Newton-Raphson algorithm is used with a relaxtion procedure, which ensures the convergence in most of the cases. We have simulated a T-shaped magnetic circuit with rotating fields and then a three-phase transformer model. 58 - Norm estimates of Herberthson's integral equation on a PEC sphere B. Alzaix, B. Michielsen, J.-R. Poirier and L. Giraud ONERA, LAPLACE, INRIA In this paper, we consider the scattering of a plane wave incident on a perfectly conducting sphere. We analyse the properties of an integral equation introduced by M. Herberthson, which adapts the EFIE to plane-wave scattering by applying the Helmholtz decomposition to a phase-conjugated pseudo-current. This provides a very elegant formulation identifying precisely the induced current distribution relevant for RCS computations. The objective of this study is to analyse the norms of the HEFIE operator components in the Helmholtz decomposition in order to obtain an efficient solution method and to fully benefit from this formulation. 59 - Nouvelle technique d inversion en END-CF basée sur le système neuro-flou à inférence adaptative N. Mohdeb, M. Naïdjate, M. Feliachi, T. Hacib, M. R. Mekideche U. de Jilel, IREENA Cet article décrit une nouvelle approche d'inversion qui permet d'estimer les paramètres physiques et géométriques des pièces à contrôler. C'est une aide à l'evaluation Non Destructive par Courants de Foucault (CND-CF) basée sur une hybridation des réseaux de neurones et de la logique floue. Les deux réseaux ont été hybridés dans un système dit neuro-flou à inférence adaptative. Cette hybridation a pour effet d'empêcher la phase d'apprentissage d'être piégé dans des minima locaux. Les résultats montrent clairement que l'approche proposée est plus performante que celle qui se base sur le réseau de neurones multicouches. 21
61 - The calculation method of obtaining flux-linkage characteristics for highly saturated switched reluctance machines Qiang Yu, J. Gyselinck Université libre de Bruxelles In this paper, a fast analytical method using Magnetic Equivalent Circuit (MEC) model is proposed to calculate flux linkage characteristics of highly saturated Switched Reluctance Machines (SRMs). The analyses are applied on a 4-phase 8/6 SRM with high power density, which was designed for traction application. Based on the airgap reluctances that connect stator/rotor pole pairs, a dimension- less analytical expression for double salient poles is adopted. The saturation effect is estimated using lookup table as a function of phase current and rotor position parameters. As a result, the degree of saturation under any given machine can be estimated if the electrical steel is known. 62 - Modélisation de l'effet magnéto-thermoélectrique agissant sur de petites particules conductrices immergées dans un métal liquide Y. Du Terrail Couvat, O. Budenkova, A. Gagnoud SIMaP La simulation de la force thermo-électromagnétique qui agit sur une particule conductrice immergée dans un métal liquide est réalisée en utilisant le logiciel multi maillages, multi physiques AEQUATIO. Pour vérifier la solution numérique, deux méthodes sont proposées : une confrontation avec un résultat analytique et une étude des performances de la méthode de superposition de maillages. 63 - Parameters Identification in the Study of Stress Behavior in Nonlinear Magnetostrictive Materials F. Hocini, S. H. Ould Ouali, H. Mohellebi, M. Féliachi Numerical Modeling of Electromagnetic Phenomenon and Components Laboratory, IREENA The aim of this study is the identification of nonlinear parameters characterizing the coupling between magnetostriction and magnetization phenomena. Two methods were used, the least square and genetic algorithms methods. These identification techniques are used for both cases of low and high stresses. The obtained results have been compared with measurements. The method based on genetic algorithms gives more efficient and general results. 22
66 - Impédances de surface en 2D : comparaison de méthodes de paramétrisation en δ L. Krähenbühl, P. Dular, V. Péron, R. Perrussel, R. Sabariego, C. Poignard Ampère, U. Liège, U. Pau, KU Leuven, INRIA Les méthodes d'impédance de surface sont parmi les plus efficaces pour résoudre les problèmes de courants de Foucault à faible profondeur de pénétration (delta) en régime harmonique linéaire. Cependant l'effort de calcul devient considérable lorsqu'on s'intéresse à une large gamme de fréquences (ou de conductivités), car chacun des résultats correspond à la résolution d'un problème d'éléments finis en valeurs complexes ; de plus, l'erreur est en delta carré et augmente donc très vite avec delta. Nous avions précédemment montré qu'un développement limité permet des paramétrisations en delta des solutions, très précises pour toutes les valeurs de delta comprises entre la limite conducteur parfait (delta 0) et les premiers résultats accessibles par maillage de l'effet de peau, avec un coût numérique équivalent à celui de 2 résolutions. Nous comparons ici la précision de deux des méthodes possibles pour construire un tel développement limité. 67 - Evaluation du Seuil de Percolation Electrique de Matériaux Composites en Graphite de Carbone F.D. Senghor, G. Wasselynck, D. Trichet, G. Berthiau IREENA Dans cet article, une méthodologie de détermination de la conductivité électrique effective de matériaux composites constitués de deux phases distinctes est présentée. Les particules conductrices sont réparties de manière aléatoire dans une matrice polymère thermoplastique isolante. Une méthode d'homogénéisation basée sur l'élément représentatif du matériau est utilisée pour calculer par éléments finis la conductivité électrique effective. Les résultats obtenus sont ensuite comparés aux modèles analytiques basés sur le problème d'inclusion d'eshelby. Le seuil de percolation de la conductivité électrique est ensuite discuté. 68 - Étude de la détectabilité de défaut dans les composites de carbone stratifiés par la technique de CND par thermographie inductive H.K. Bui, G. Wasselynck, D. Trichet, G. Berthiau IREENA Grâce à un outil de simulation éléments finis 3D, une étude de la détectabilité de défaut dans les composites stratifiés par contrôle non destructif (CND) thermo-inductif est présentée. Les défauts de type délaminage et rupture de fibres apparaissant à l'échelle d'un pli du composite sont considérés. Afin de limiter l'impact des bruits de mesure sur la détectabilité, plusieurs techniques de traitement du signal sont proposées. 69 - Couplage entre formulations intégrale de volume et intégrale de frontière pour la modélisation de problèmes électromagnétiques en présence de diélectriques J. Siau, G. Meunier, O. Chadebec, J.-M. Guichon, R. Perrin-Bit CEDRAT, G2ELab Ce papier présente une nouvelle formulation permettant de modéliser les effets résistifs, inductifs et capacitifs en présence de conducteurs et de diélectriques dans le domaine fréquentiel. Cette formulation repose sur un couplage entre les équations intégrales de volumes (EIV) et de frontières (EIF) pour représenter respectivement les conducteurs et les diélectriques sans avoir à mailler le volume de ces derniers. Ce couplage repose sur l'utilisation d'éléments de facettes afin de généraliser la méthode PEEC aux maillages non-structurés. Cette dernière sera validée en comparant nos simulations aux mesures faites sur un dispositif réel. 23
71 - L interpolation vectorielle dans la méthode des éléments naturels D. Pereira Botelho, Y. Marechal, B. Ramdane G2ELab La modélisation des problèmes électromagnétiques par la méthode des éléments finis (MEF) nécessite souvent l'introduction des fonctions de forme d'arête. En effet, ce type de fonction de forme correspond aux propriétés physiques des champs électromagnétiques. Cependant, dans le contexte des méthodes sans maillage, la construction des fonctions de forme d'arête n'est pas directe et il n'existe pas beaucoup de travaux publiés. Ce travail est une première proposition d'une interpolation vectorielle de la méthode des éléments naturels (NEM). Quelques premiers résultats de l'approche développée sont présentés. 72 - Eddy Currents Modeling using a Multidimensional Wave Digital Computational Structure S. Rezgui, H. Mohellebi, A. Diche Faculté de Génie Electrique et Informatique, Université Mouloud Mammeri, Tizi Ouzou This paper deals with the eddy currents computation in a conducting plate exposed to a low frequency uniform magnetic field. The underlying partial differential equations (PDEs) are solved using the wave digital concept. After an appropriate change of the dependent variables and a coordinate transformation, a canonical multidimensional (MD) passive reference filter is derived along with its wave digital implementation. Numerical results, predicted using the multidimensional wave digital filtering approach (MDWDF), are compared to those obtained using finite element method (FEM). 73 - Some remarks about discretization procedures, both mesh-based and meshless, useful in implementing numerical methods E. Costamagna University of Pavia, Department of Industrial and Information Engineering Appreciating the recent effort on meshless, natural element, and element-free methods, this paper presents some remarks on considering the use of the current powerful numerical tools for mapping complex domains of rectangular or other suitable shapes by means of conformal transformation, to assist discretization or node positioning procedures. Virtually exact Schwarz-Christoffel maps are considered in compound procedures with field computations by finite elements methods and, possibly, more powerful tools. 74 - Formulation intégrale de volume en potentiel vecteur magnétique pour les problèmes magnétostatiques non linéaires en présence d'aimant permanent V. Le-Van, G. Meunier, O. Chadebec, J.-M. Guichon, B. Bannwarth G2ELab Une formulation intégrale de volume pour la modélisation de problèmes magnétostatiques non linéaires avec la prise en compte d'aimants permanents est proposée. Cette formulation, qui est basée sur l'utilisation du potentiel vecteur magnétique, permet de résoudre efficacement les problèmes non linéaires, le calcul de la matrice d'interactions pleine n'étant réalisé qu'une seule fois au cours de la résolution. Le comportent et les résultats obtenus par cette formulation pour la modélisation d'un contacteur magnétique montrent de très bonnes performances. Une validation a été effectuée sur des grandeurs locales (le champ magnétique) et globales (la force magnétique). 24
75 - Impulse Response of a High Temperature Superconductor using Wave Digital Principles S. Rezgui, H. Mohellebi, Y. Yesli Faculté de Génie Electrique et Informatique, Université Mouloud Mammeri, Tizi Ouzou This paper deals with the effect of Dirac impulse as initial condition on the behavior of a high temperature superconducting material. The underlying nonlinear partial differential equations are solved using the multidimensional wave digital filtering (MDWDF) method. After an appropriate change of the dependent variables and a coordinate transformation, a canonical Multidimensional (MD) passive reference filter is derived. This allows an easy incorporation of boundary as well as initial conditions in terms of wave variables. Numerical results are presented. 78 - Hierarchical Matrices for Scattering Problems P. Daquin, J.-R. Poirier, R. Perrussel LAPLACE Data-sparse approximations of matrices in problems solved by the Boundary Element Method are computed. The initial approximation can be completed by a coarsening technique in order to further optimize the calculations without a damaging loss of accuracy. The coarsening method is introduced and compared to the Adaptive Cross Approximation alone through the example of the scattering of an electromagnetic wave in TM-mode by a metallic cylinder (2D). 79 - Expression analytique de l inductance mutuelle entre deux bobines circulaires possédant un noyau supraconducteur ou ferromagnétique K. Berger, R.A. Linares Lamus, T. Lubin, M. Hinaje, J. Lévêque GREEN Dans cet article, nous proposons une expression analytique inédite de l'inductance mutuelle entre deux bobines possédant un noyau supraconducteur ou ferromagnétique. La résolution des équations, basée sur la méthode de séparation de variables, est plus longuement décrite dans [5]. Le problème est posé et les solutions du potentiel vecteur magnétique sont données. Pour finir, la validité et l'intérêt d'une telle formule sont discutées. 80 - Détermination des pertes harmoniques dans les aimants permanents. Cas des machines synchrones à aimants déposés M. E. Zaïm, W. Boughanmi, A. Benabou, A. Tounzi, T.N.L. Dang IREENA, L2EP Ce travail concerne le calcul des courants induits et les pertes harmoniques dans les aimants déposés au rotor de machines synchrones. Une méthode analytique tenant compte de l'effet de courbure est proposée. Les résultats des calculs sont comparés à ceux obtenus par éléments finis 3D. Un facteur de courbure est introduit et on étudie son évolution en fonction de la fréquence des harmoniques ainsi que du rapport de l'épaisseur d'entrefer sur le rayon d'alésage statorique. 25