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Développement d'un modèle numérique 3D avancé pour la modélisation des procédés de chauffage par induction.

Développement d'un modèle numérique 3D avancé pour la modélisation des procédés de chauffage par induction.

Advanced 3D Numerical Modelling of Induction Heating Processes .

Proposition de thèse

Spécialité

Mécanique numérique et Matériaux

Ecole doctorale

SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées

Directeur de thèse

BAY François

Unité de recherche

Centre de Mise en Forme des Matériaux

Contact
Date de validité

01/10/2019

Site Webhttp://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pour-postuler/these-cemef-7450
Mots-clés

Calcul Scientifique, Eléments Finis, Electromagnétisme, Couplages Multiphysiques

Scientific Computing, Finite Elements, Electromagnetism, Multiphysics Couplings

Résumé

Le sujet :
La thèse consistera à mettre au point, développer et comparer des méthodes numériques avancées dans le cadre du calcul électromagnétique basées sur:
• des techniques d'estimation d'erreur
• une adaptation automatique du maillage pour les calculs électromagnétiques
• des méthodes d'intégration temporelle d'ordre supérieur
Les résultats obtenus conduiront à une implémentation des méthodes les plus appropriées (meilleur compromis possible entre performance, robustesse et précision) dans la version actuelle de l'outil numérique.
Points principaux :
• Amélioration de la précision des résultats.
• Introduction de la notion d'estimateur d'erreur dans le solveur électromagnétique.
• Adaptation automatique du maillage/remaillage.
• Réduction du temps de calcul.

Context and goals of the PhD:
Cemef has been carrying out research for several years in the field of computational modelling and optimisation of electromagnetic-coupled processes. This research has led – among other results – to the development of an advanced numerical tool for 3-D finite element simulation of induction heating and heat treatment processes. The development of this tool has been carried out in close collaboration with Transvalor. This tool has been coupled with the thermomechanical solver FORGE® and is now commercially available. It has been validated for industrial applications demanding high accuracy in terms of results. However, these simulations still require large CPU times and computational resources.
The present project aims at developing a new generation of the electromagnetic solver that enables a more efficient use of the tool by introducing error estimators, improving results accuracy, reducing CPU timeÂ…

PhD project:
The thesis will consist in researching/evaluating/creating advanced numerical techniques in the framework of electromagnetic computation based on: :
• Error estimation techniques
• Automatic adaptation of the mesh for electromagnetic computations
• Higher-order time integration methods
Research results will lead to an implementation of the most appropriate methods (best possible compromise between performance, robustness and accuracy) in the current version of the numerical tool.
Key aspects:
• Improvement of results accuracy
• Introduction of error estimator within the electromagnetic solver.
• Automatic mesh adaption and remeshing.
• CPU time speed-up.

Contexte

Contexte et objectifs de la thèse
Le Cemef mène depuis plusieurs années des recherches dans le domaine de la modélisation numérique et de l'optimisation des processus couplés électromagnétiques. Ces recherches ont abouti, entre autres résultats, au développement d'un outil numérique avancé pour la simulation 3D par éléments finis des procédés de chauffage et de traitement thermique par induction. Le développement de cet outil a été réalisé en étroite collaboration avec Transvalor.
Cet outil a été couplé au solveur thermomécanique FORGE® et est maintenant disponible industriellement. Il a été validé pour des applications industrielles exigeant une grande précision en termes de résultats. Cependant, ces simulations continuent à nécessiter des ressources informatiques et des temps de calcul importants. Le présent projet vise à développer une nouvelle génération de solveur électromagnétique permettant une utilisation plus efficace de l'outil en introduisant des estimateurs d'erreur, en améliorant la précision des résultats, en réduisant le temps de calcul…

Encadrement

Des réunions régulières et une interaction étroite avec Transvalor (également située à Sophia Antipolis) se dérouleront au cours de la thèse.

Profil candidat

Formation: Diplôme d'Ingénieur ou Master en Mécanique Numérique avec d'excellents résultats académiques.
Compétences: Mécanique/Physique Numériques ou Mathématiques Appliquées avec une excellente connaissance des méthodes numériques – et plus spécifiquement la méthode des éléments finis – ainsi que de bonnes compétences en programmation (Fortran, C++). Des connaissances complémentaires en couplages électromagnétiques seront appréciées.
Bonne maîtrise de la langue anglaise, capacité à travailler dans des équipes multidisciplinaires.

Degree: Engineering degree or MSc in Computational Mechanics with excellent academic records.
Skills: Computational Mechanics/Physics and applied mathematics with a strong knowledge of numerical methods – especially the finite element method as well as programming skills (Fortran, C++). An additional knowledge of electromagnetic couplings would be appreciated. Proficiency in English, ability to work within a multi-disciplinary team.

Références

...

Type financement

Financement d'un Etablissement d'enseignement supérieur

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