La simulation électromagnétique à la rescousse des concepteurs

Après un diplôme d’ingénieur de l’Université de Padoue (Italie), Riccardo Torchio s’est lancé dans une thèse en cotutelle au laboratoire G2Elab*. Ses travaux lui ont valu de recevoir le prix de thèse académique de l’Université Grenoble Alpes.

         Moteurs de véhicules électriques, antennes de téléphone…, tous les objets électriques et électroniques sont susceptibles de générer des champs électromagnétiques qu’il est nécessaire de modéliser dès la phase de conception grâce à des outils de simulation avancés. La thèse de Riccardo Torchio porte justement sur l’amélioration d’une méthode numérique visant à aider les ingénieurs pendant les différentes phases de production de composants électriques et électroniques de nouvelle génération. « Un logiciel de simulation permet de créer un modèle virtuel d'un dispositif existant ou non, explique Riccardo Torchio. Celui-ci peut ensuite être utilisé pour visualiser la distribution des champs électromagnétiques générés, quantifier leur intensité en tout point de l'espace et prédire par exemple leurs effets sur le corps humain. »

Des cas concrets à l’étude

Mettant ses compétences en mathématiques, en physique et en informatique à contribution, il a amélioré la méthode existante des « circuits équivalents à éléments partiels non structurés » (Unstructured PEEC) afin d’en étendre le champ d’application et d’en améliorer la précision et l’efficacité. Les fruits de ses travaux ont été intégrés au sein d’un logiciel de simulation électromagnétique qu’il a testé, sans attendre, sur plusieurs cas d’application dans des secteurs très différents.

Citons par exemple celui de la fusion thermonucléaire, laquelle permettra peut-être un jour de produire de l’énergie propre en quantité phénoménale en reproduisant les phénomènes physiques observés dans les étoiles, et dont il existe un démonstrateur au centre du CEA de Cadarache. Dans l’expérience française, les outils de simulation sont essentiels pour aider à la conception de dispositifs de très grande taille (environ 20 mètres et plus de 400 tonnes), extrêmement coûteux et reposant sur une ingénierie avancée.

Un deuxième cas d’étude concerne l’industrie automobile : ici, il est question de construire un dispositif de chargement sans fil de véhicules électriques par le biais de très grosses bobines placées sous le bitume du parking, voire même, dans un futur plus lointain, directement sous la route pour un chargement en continu. « Avec le logiciel de simulation, il sera possible d’anticiper les problèmes qui ne manqueront pas de se poser et de les rectifier. » Ricardo Torchio poursuit actuellement ses travaux en post-doctorat à l’université de Padoue.

Démonstrateur de fusion nucléaire 

Simulation des champs électromagnétiques générés par l'expérience                                                     

*CNRS, Grenoble INP, UGA