Modélisation et simulation par exploration statistique de chemins thermiques dans un empilement magnétique refroidi par des caloducs.

Afin d’accélérer l’utilisation de l’énergie électrique dans des applications embarquées forte puissance, il est nécessaire d’augmenter les performances de chaque brique technologique. Une des voies possible est d’améliorer la gestion des contraintes thermiques. Par exemple, améliorer l’extraction, le transport et la dissipation de la chaleur générée par les pertes dans un enroulement permettrait d’augmenter la densité de courant et donc sa puissance spécifique sans nuire à sa fiabilité.

Dans cette communication, nous présentons des simulations thermiques d’un assemblage de tôles magnétiques et de bobinages qui sont refroidis par des caloducs réalisé dans le cadre d’un projet porté par Airbus. Ces simulations sont réalisées avec le code libre Stardis basé sur une formulation statistique des transferts thermiques.

Les algorithmes mis en œuvre dans ce code reposent sur l’équivalence entre l’équation de la chaleur et un processus Brownien (Feynman-Kac, 1949). Ce type d’approche existe depuis la proposition d’algorithmes Walk-on-Spheres (Muller, 1956) mais n’a jamais passé, à notre connaissance, la barrière de la complexité géométrique. Ces approches retrouvent un intérêt aujourd’hui avec les techniques informatiques de suivis de chemins devenues disponibles grâce à la synthèse d’image et d’effets spéciaux.

Nous montrerons dans cette communication, en nous appuyant sur l’exemple de l’assemblage précité, les principales caractéristiques de l’approche codée dans Stardis comme: l’indépendance à la complexité géométrique, l’inexistence d’un maillage volumique, la capacité à faire du calcul sonde et également l’évaluation de la "fonction de transfert". Par fonction de transfert, nous entendons dans ce contexte le lien entre un observable thermique comme la température en un point critique du système et les sources (sources de puissance, conditions aux limites).