STAGE Contribution à la conception d'une maquette expérimentale pour la validation du chaînage de codes F/H

Description du stage

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La production d’électricité repose essentiellement sur la conversion d’énergie mécanique en énergie électrique, via les alternateurs. Pour limiter les pertes lors du transport de l’électricité, les tensions alternatives en sortie des alternateurs sont d’abord élevées, puis abaissées pour répondre aux usages, domestiques ou industriels. Ces variations de tensions sont encore souvent assurées par des transformateurs. Les alternateur et les transformateurs sont, pour l’essentiel, constitués de matériaux conducteurs (bobines des transformateurs, circuit magnétique de l’alternateur), supportés par une carcasse métallique. Les conducteurs sont traversés par de forts courants alternatifs, qui induisent des champs électro magnétiques importants, qui interagissent avec les matériaux constitutifs des matériels. Cela donne naissance à des efforts importants, appliqués à la fois sur les conducteurs, mais aussi le supportage métallique. Une des conséquences majeures est l’apparition de vibrations, potentiellement néfaste pour ces matériels. La réduction de la taille des matériels, conjointement à l’augmentation continue de l’énergie qui y est transformée, contribuent à augmenter continuellement les niveaux d’efforts et de vibrations que ces matériels doivent supporter.



Pour l’étude, le suivi et le diagnostic de ces matériels, EDF développe des codes de calcul spécifiques. La tenue mécanique, et l’intégrité des structures sont étudiés avec l’outil code_aster, développé à la R&D, tandis que code_carmel, co-développé avec le laboratoire L2EP de l’université de Lille, permet la modélisation fine des comportements électromagnétiques des composants complexes. Dans les cas les plus simple, une approche chaînée est suffisante. Un premier calcul, réalisé avec code_carmel, permet d’obtenir les courants et les champs magnétiques, et d’en déduire les efforts sur les parties magnétiques. Ces chargements sont alors utilisés pour calculer la réponse mécanique de la structure. Avec la réduction du volume des matériels, les interactions entre les deux physiques deviennent de plus en plus importantes, et cette approche montre ses limites. Il est alors nécessaire de réaliser des calculs couplés, où les interactions sont pleinement prises en compte. 

Pour garantir la qualité des résultats obtenus, EDF R&D souhaite réaliser un moyen d’essai dédié à la validation des calculs couplés magnéto-mécanique. Le travail proposé dans ce stage consiste à contribuer à la définition et au dimensionnement de ce moyen d’essai, qui sera installé dans les locaux d’EDF Lab Paris-Saclay.



Missions confiées, compétences mobilisées :

• Analyse bibliographique sur les moyens d’essais dédiés à la validation de calculs couplés magnéto-mécanique, pour cibler les quantités d’intérêt, et définir l’architecture de la maquette.

La/le stagiaire devra mettre en œuvre ses capacités de synthèse, analyser un problème