Semestre 9 - Parcours Physique Numérique (PN)

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-    Cours MAILLAGE
  Introduction / Exemples
  Méthodes numériques et maillages
  Algorithmes de maillage triangulaire et tétraédrique
  Algorithmes de maillage quadrangulaire et hexaédrique
  Méthodes hybrides
  Maillages surfaciques
  Maillages polyédriques
  Bonnes pratiques de maillage / Critères de qualité
  Conclusion générale sur les maillages
  Mailleurs disponibles à l’ENSEEIHT
  Principes de construction des géométries

Cours VISU et POST-TRAITEMENT
  Introduction
  Contraintes techniques (images et vidéos)
  Création d’une vidéo de qualité
  Une visualisation de qualité : pièges à éviter, mise ne forme à respecter, contenu, valorisation des résultats

-      Logiciels de visualisation commerciaux / gratuits
  Outils de visualisation et de post-traitement disponibles à l’ENSEEIHT

-    TRAVAUX DIRIGES
- 4h en commun sur un sujet avec le mailleur Salome pour valider les notions de base
- Mini-projets : En binôme les étudiants réalisent des mini-projets dans lesquels ils choisissent le sujet d’étude à mailler (statoréacteur, flèche, arc de triomphe, module de rentrée atmosphérique, sous-marin, dirigeable, coquillage, ornithorynque, …), le mailleur (Salome, Gmsh, Ansys tools, StarCCM+, simail, comsol, …) qu’ils veulent utiliser ainsi que le solveur (Code_Saturne, Ansys, StarCCM+, …). L’évaluation est une soutenance orale qui porte sur ces mini-projets. Les maillages générés doivent avoir tourné sur le solveur de leur choix …

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Le Champ électromagnétique rétrodiffusé par une antenne quelconque sera analysé via  la  Matrice de diffusion d’une antenn, puis la  Rétrodiffusion électromagnétique d’une antenne chargée par une impédance quelconque pour aboutir à la notion de Surface Equivalente Radar d’une antenne quelconque. Le Mode de diffusion électromagnétique d’antenne et de structure sera également présenté.

Plusieurs applications seront traitées: la Furtivité et le masquage électromagnétique; le leurrage électromagnétique. Les étiquettes RFID seront abordées ainsi que les Capteurs passifs et sans fil. Des Perspectives dans le domaine de l’analyse électromagnétique de la diffraction sont présentées.

Une fois l'objet caractérisé. Le principe de fonctionnement d'un radar est présenté ainsi que les architectures électroniques permettant de caractériser des paramètres comme la distance, la vitesse ou la Surface Equivalente Radar de l'objet considéré. Le principe d'émulateur de cible radar est également évoqué.

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Introduction aux Méthodes intégrales, en particulièr  de frontière, pour les résolutions des équations de Maxwell :

o   fonction de Green et  formulations intégrales

o   Eléments finis de frontières

o   Méthodes des moments : Différentes formulations en espace libre EFIE, MFIE, CFIE

o   Autre formulations

  BE : Développement en langage Fortran de la solution par équations intégrales de frontières du problème de la diffraction par un obstacle métallique

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Ce cours présente les différents aspects des plasmas : la définition, leurs propriétés, leurs conditions de génération ainsi que leurs principales applications.

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Cet enseignement présente la compatibilité électromagnétique à basses et hautes fréquences, les méthodes de modélisation des problématiques de couplages et de blindages dans les systèmes électroniques.

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Partie théorique :

I - Présentation générale de la Compatibilité Electromagnétique

II- Techniques et outils pour les investigations CEM

III – Méthodologies et techniques de réduction des risques CEM

Partie appliquée/BE :

-Synthèse/applications :  7 cas d'études CEM sur des architectures et cartes électroniques d'un système mécatronique embarqué.

-Analyse CEM complète d'un système mobile autonome 

-Spectres d'émission des circuits de puissance

-Cas d'immunité des circuits de commande et des capteurs.

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·         Méthodes itératives de résolution de système linéaire :  

o   Richardson

o   Espaces de  krylov :  gradient conjugué, GMRES

·         Méthodes de bas rang pour les matrices pleines

o   méthodes multipôles, Adaptive Cross Approximation

o    matrices hiérarchiques

·         Tenseurs

o   Définitions et notions de bases

o   Format de stockage : CP, Tucker, Tensor-Train

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Approximation variationnelle de problèmes aux limites
Etude de l’existence et l’unicité de la solution
 Notions sur la théorie spectrale des opérateurs

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Le module se compose de deux parties :

            • une séance de présentation de la problématique de modélisation multiphysique et des méthodes numériques,

            •  des séances de BE traitant l'apprentissage du logiciel de simulation multiphysique COMSOL Multiphysics, en terminant par la conception d'un applicateur hyperfréquence en cavité résonante métallique, et la simulation des performances hyperfréquences et thermiques

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Ce module introduit la démarche de l’optimisation topologique et les motivations liées au design optimal de structures ou de dispositifs électromagnétiques. Les étudiants découvrent les principales formulations du problème. Le cours met en évidence les difficultés associées aux méthodes exhaustives ou aux métaheuristiques appliquées directement sur la résolution de problèmes d’optimisation topologique, et explique pourquoi les approches par densité constituent une alternative beaucoup plus efficace. L’utilisation de la méthode de l’adjoint pour calculer le gradient est présentée de façon détaillé sur un exemple complet appliqué à la conception d’un circuit magnétique 2D (équations de la magnétostatique). Les travaux pratiques permettent ensuite de mettre en œuvre un cas simple de conception topologique, notamment l’optimisation de pièces polaires pour un circuit 2D en forme de U, afin de relier les aspects théoriques à une application inspirée d’un propulseur magnétique.

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Le cours "Modélisation numérique par les éléments finis" permettra d'aborder les différents éléments suivants :

• la modélisation / mise en équations du problème : choix de la bonne EDP, de la bonne variable, des bonnes conditions aux limites suivant le dispositif à l'étude;
• l'utilisation des éléments finis nodaux pour la discrétisation des potentiels scalaires notamment;
• l'utilisation des éléments finis vectoriels pour la discrétisation des potentiels vecteurs ou des champs E, H, B, D par exemple;
• l'utilisation de formulations couplés à plusieurs champs (utiles quand on a des matériaux différents / ou que l’on veut coupler des phénomènes physiques);
•    des notions compléments complémentaires concernant notamment le traitement des matériaux non-linéaires, le calcul de grandeurs de type forces, les conditions aux limites équivalentes (pour éviter de mailler certains matériaux ou de grands volumes d'air).

Des séances de Bureau d'études permettront de mettre en œuvre ces notions sur un outil « libre » de calcul par éléments finis.

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Ce cours présente les stratégies de commande avancées appliquées aux machines électriques, avec un accent sur la robustesse, le rendement et la précision. Les étudiants y aborderont les principales méthodes de commande optimale et leurs défis d'intégration dans des systèmes industriels complexes. Des études de cas et des simulations viennent consolider les acquis théoriques en les appliquant à des projets concrets.

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Dans ce cours nous souhaitons étudier la méthode des Volumes Finis pour la résolution numérique des équations de Maxwell en domaine temporel. L'intérêt de ce schéma est sa très grande souplesse (utilisation de maillages proches des géométries, avec des mailles de nature différentes, prise en compte de matériaux discontinus, de feuilles minces...) tout en restant extrêmement efficace. En partant des équations de Maxwell en temps, nous montrerons comment construire le schéma, d'abord en suivant la méthodologie courante qui permet de faire le pont avec la littérature extrêmement riche des schémas développés en CFD, puis en utilisant une construction des flux purement électromagnétique. Nous étudierons également différentes évolutions à travers la montée en ordre, les schémas en temps, les conditions aux limites, etc. Enfin, nous présenterons un ensemble d'applications et deux autres schémas : la méthode Galerkin discontinue (vue comme évolution des Volumes Finis) et le schéma Différences Finies spécifique à l'électromagnétisme (FDTD). Le module se décompose en une partie cours et une partie TP qui permettra de voir comment programmer le schéma et de tester ses propriétés.

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Enseignement spécifique pour approfondir son anglais scientifique.

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- analyser et synthétiser efficacement de façon à mieux communiquer oralement et à l’écrit, à propos de thèmes suivants : réussir son entretien de recrutement en présentiel en distanciel, les speed net working, le marché de l’emploi, le développement des starts up les codes du recrutement, point sur les outils du recrutement, utilisation de LINKEDIN, négocier son contrat de travail, son salaire, l’intérêt de l’expatriation…

- apprendre à mieux se connaître (ses points faibles et ses points forts) afin de mieux communiquer.

METHODE

- apports théoriques,  «Communication écrite, orale», et «Bien démarrer sa vie professionnelle»

- mise en situation, avec la présentation orale (diaporama) et écrite d’un sujet en lien avec le recrutement,

- connaissance de soi, pédagogie inversée, développement du leadership, accompagnement adapté.

EVALUATION DES ETUDIANTS 

Elle portera sur la réalisation d’exercices concernant : la rédaction d’un CV et d’une lettre de motivation efficaces, des simulations d’entretiens de recrutement, des présentations écrites et orales à propos des thèmes précisés ci-dessus.

ORGANISATION DES COURS 

Les cours « Insertion professionnelle » s’organisent ainsi, il y a un décloisonnement des enseignements, ils sont orientés vers la recherche de stage/emploi et la communication :

- des forums du recrutement et des carrières sont proposés,

- les cours et TD sont donnés durant le semestre 1 de l’année universitaire (bac +5),  soit 8 heures.

Ce calendrier est ponctué d’échanges par e-mail et en face à face avec l’enseignante, en fonction des besoins de l’étudiants.

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat. Développer l’esprit d’initiative et la créativité en concevant un projet entrepreneurial concret, depuis l’identification d’une opportunité jusqu’à la proposition de solutions innovantes. Acquérir les compétences de communication et de travail collaboratif nécessaires pour présenter, défendre et argumenter un projet devant un public académique et professionnel. Comprendre les bases de la planification et de la gestion de projet entrepreneurial, y compris l’analyse des besoins du marché, la faisabilité économique et l’impact sociétal potentiel. Évaluation : présentation orale du projet sous forme de pitch, individuelle ou en groupe, évaluant la clarté, la structuration, la pertinence des arguments et l’originalité de la solution proposée. 

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat.

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Il y a des Cours sur la gestion de projet pourvus par un industriel. 

Un sujet technique est proposé par un industriel aux étudiants. Ils ont donc une présentation du sujet en début de Corporate Project. Les étudiants s'auto-organisent pour répondre au cahier des charges et ils développent la solution technique dans ce cadre. Au cours du projet, un ou plusieurs points d'étape sont effectués avec l'industriel afin de valider / réorienter les choix de la solution technique et/ ou l'organisation du projet. En fin de corporate project, une soutenance présentant l'organisation du projet et la solution technique proposée est effectuée. 

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