Calcul et optimisation thermique par voie de modélisation numérique
Refroidissement des machines tournantes. Études paramétriques

Calculer la distribution de température, mettre en évidence les paramètres qui gouvernent celle de zones critiques et, éventuellement, optimiser le circuit de refroidissement pour respecter les contraintes et les normes imposées n’est pas envisageable analytiquement même si des réseaux analogues très simplifiés peuvent dégager de bons ordres de grandeur en première approche. De manière générale, une description complète du système électrique étudié, de son environnement proche et des sources et des transferts de chaleur dont il est le siège, passe par une approche de modélisation numérique . Les logiciels de calcul de champ font aujourd’hui partie de la panoplie de l’ingénieur de conception et sont, de ce fait, assez couramment utilisés en bureau d’études.

En ce qui concerne l’analyse électromagnétique et thermique des machines électriques et donc en particulier des moteurs asynchrones, on recourt le plus souvent à la méthode des éléments finis qui est la base des progiciels FLUX2D ^T et FLUX3D^T très utilisés chez les constructeurs de matériel électrique. Cette approche est particulièrement bien adaptée lorsque la description du ou des fluides de refroidissement reste limitée à des conditions limites mixtes, la valeur du coefficient d’échange convectif est alors tirée de l’application de corrélations. Si le circuit du fluide est représenté et si un calcul de pertes de charge et de distribution de débits est envisagé, un réseau analogue équivalent et la méthode nodale peuvent alors très bien être adoptés pour modéliser ce type de système. Enfin, si le fluide nécessite une description fine et dédiée une approche de type CFD ( Computational Fluid Dynamic : Dynamique liquide informatique) peut être envisagée. Les ressources informatiques n’autorisent pas encore le traitement simultané de modèles représentatifs des phénomènes magnétique, électrique, mécanique et thermique avec le même degré de finesse ; les temps caractéristiques propres à chacun de ces phénomènes, ainsi que les discrétisations qui sont nécessaires, sont en effet très différents.

Dans ce dossier, l’objectif est d’apprécier précisément les influences des paramètres constitutifs des machines traitées sur les variables thermiques ; aussi, seul le calcul du champ de température...