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Éléments de modélisation multi-physique des systèmes industriels en vue de leur simulation numérique
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Description :

Avec le considérable essor pris par l’ingénierie des systèmes (IS) pour la conception des systèmes industriels, ce document propose un aperçu des différentes notions relatives à la modélisation multi- physique dans les sciences de l’ingénieur.
Après une mise en place introductive, la deuxième partie rappelle la définition générale des systèmes, techniques puis industriels, afin de s’ouvrir sur leur description et leur organisation. Le flux matière-énergie-information (M-E-I) mis en évidence pour l’occasion nous amène à envisager les systèmes de manière fonctionnelle ou structurelle en s’appuyant sur les grandeurs physiques qui y évoluent. Celles-ci sont évaluées de manière virtuelle dans le processus de conception, brièvement rappelé, au sein des activités de simulation numérique qui nécessitent l’élaboration d’un modèle du système conçu. Cette partie s’achève par un rapide panorama rappelant les avantages et inconvénients de la simulation. Après ces aspects généraux, la troisième partie propose plusieurs classifications des grandeurs, d’abord purement physique avec les grandeurs extensives et intensives, puis de manière énergétique qui est plus adaptée aux systèmes industriels et aux sciences de l’ingénieur. Après avoir rappelé la définition de l’énergie et de la puissance, les grandeurs conjuguées sont introduites pour généraliser la notion de variables dans les systèmes. Ceci donne l’occasion de les recenser dans plusieurs domaines physiques, d’y mettre en évidence des analogies et de détailler les éléments physiques susceptibles de stocker l’énergie, sous forme potentielle ou cinétique, ou de la dissiper. La quatrième partie s’attache à décrire la modélisation des systèmes en s’appuyant sur les grandeurs physiques généralisées. La définition de la modélisation ouvre cette partie en présentant les types de modèles, tantôt de connaissance, tantôt comportementaux, ou alors mono ou multi- physiques. La modélisation peut aussi être appréhendée au travers des dimensions spatiales. Entre les phénomènes « 0D » à paramètres localisés régis par des équations différentielles ordinaires (EDO) et les modélisations 1, 2, ou « 3D » à paramètres distribués où les coordonnées interviennent dans des équations aux dérivées partielles (EDP). Pour revenir sur l’influence temporelle, l’orientation de la modélisation est abordée par la définition de la causalité, sa formalisation analytique et son application sur différents exemples électriques, mécanique et automatique. Ce concept conduit à envisager les modélisations, puis les simulations qui en découlent, de manière causale ou acausale en les illustrant d’un exemple comparatif. Le concept acausal (non orienté), plus moderne, est développé en décrivant le langage Modelica comme exemple de solution de modélisation des systèmes multi-physiques, avec en point de mire l’exemple comparatif en guise d’explication des bases du langage. Cette partie s’achève par l’étape de validation des modèles obtenue par la comparaison des résultats numériques aux mesures effectives au travers de l’évaluation des écarts. Le document s’achève par la cinquième partie en appliquant les différentes notions présentées à la modélisation d’un entraînement électromécanique (donc multi-physique), représenté graphiquement par trois formalismes: schéma bloc (SB), bond graph (BG) et représentation énergétique macroscopique (REM), chacun faisant l’objet d’une présentation en annexe.

Envoyé par :
Yvan Crévits (ycrevits)
Envoyé le :
23 Dec 2014
Taille :
7,030.51 Kb
Téléchargements :
251
Version :
2014
Date :
23 Dec 2014
Evaluation :
Total des Votes : 0

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