Proposition de TFE 2014-2015 HPC / Méthode de décomposition en

Proposition de TFE 2014-2015
D´epartement d’Electricit´e, Electronique et Informatique / ACE
Prof. C. Geuzaine ([email protected] – http://ace.montefiore.ulg.ac.be)
HPC / M´
ethode de d´
ecomposition en sous-domaines pour les
ondes
Une nouvelle machine de calcul de classe “Tier-1” a r´ecemment ´et´e install´ee dans le centre de
recherche Cenaero `
a Gosselies. Elle comporte 7,000 coeurs de calcul, dont 60% sont destin´es
aux universit´es de la F´ed´eration Wallonnie-Bruxelles, regroup´ees au sein du CECI (Consortium
des Equipements de Calcul Intensif).
Le travail propos´e consiste `
a tester les performances du logiciel GetDP/Gmsh d´evelopp´e `a l’ULg
sur cette machine massivement parall`ele.
Dans une premi`ere ´etape, une m´ethode de d´ecomposition en sous-domaine avec ou sans recouvrement (m´ethode de Schwarz avec ou sans overlap) pour la solution de probl`emes de propagation
d’ondes acoustiques et ´electromagn´etiques haute-fr´equence (longueur d’onde petite par rapport
`a la taille du domaine d’´etude) sera ´etudi´ee.
Dans une deuxi`eme ´etape, les performances seront analys´ees sur le cluster Tier-1. Diff´erents
ajustements seront apport´es en fonction des r´esultats obtenus sur des cas-tests de taille croissante
(partitionnement/maillage parall`ele, choix des param`etres pour convergence optimale, ...).
La r´esolution d’applications r´ealistes de grande taille permettra de pr´eparer la mont´ee en puissance sur des machines de calcul de classe Tier-0 (100,000 coeurs) au niveau europ´een.
<(u)
−1.57
−1.1
−0.631
−0.16
0.311
0.782
1.25
z
x
y
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D´epartement d’Electricit´e, Electronique et Informatique / ACE
Prof. C. Geuzaine ([email protected] – http://ace.montefiore.ulg.ac.be)
Mod´
elisation (+ possibilit´
e de stage) / Effets inductifs et
capacitifs dans les transformateurs de puissance haute fr´
equence
Avec les besoins sans cesse croissants en ´energie ´electrique, les alimentations `a d´ecoupage sont
pr´esentes partout dans les appareils ´electriques et ´electroniques en raison de leur rendement et
de leur densit´e de puissance ´elev´es. Un ´el´ement cl´e dans la mise au point d’une alimentation
`a d´ecoupage est l’´elaboration du transformateur et plus particuli`erement de ses bobinages. En
effet, la haute densit´e de puissance requiert une fr´equence de d´ecoupage importante qui impose
de tenir compte de la r´epartition non uniforme des courants au sein des bobinages.
Le travail propos´e consiste `
a mod´eliser grˆace au logiciels d´evelopp´es dans l’unit´e ACE les effets
inductifs et capacitifs dans les transformateurs de puissance haute fr´equence, ainsi que leur
couplage au sein de formulations originales permettant de prendre en compte des effets 3D via
des simulations rapides 2D.
Une phase d’analyse pr´eliminaire permettra `a l’´etudiant de d´eterminer les types de simulation `
a
mettre en œuvre (2D/3D, simulation transitoire ou harmonique, couplage thermique, effets capacitifs, ...) tout en justifiant ses choix. Le cœur du travail consistera dans une premi`ere phase
en l’impl´ementation des formulations adapt´ees dans le logiciel qui, `a partir d’une description
compacte du transformateur, sera capable de g´en´erer une description “simulable” du transformateur. Dans une seconde phase, le logiciel r´ecup´erera les r´esultats de simulation pour ensuite
les analyser et les condenser en un ensemble de param`etres caract´eristiques du transformateur
utilisables dans une simulation de circuit et une estimation d’efficacit´e. Des moyens de comparaison seront fournis `
a l’´etudiant afin qu’il puisse v´erifier la validit´e de ses r´esultats sur quelques
transformateurs de r´ef´erence.
Ce travail se fera en collaboration avec la soci´et´e Thales (https://www.thalesgroup.com).
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D´epartement d’Electricit´e, Electronique et Informatique / ACE
Prof. C. Geuzaine ([email protected] – http://ace.montefiore.ulg.ac.be)
Mod´
elisation (+ possibilit´
e de stage) / Fast simulation of
CMUT arrays
A CMUT (“Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer”) is an acoustic transducer with
two plate-like electrodes biased with a DC voltage and driven with an additional AC signal to
harmonically move one of the plates. Using common integrated circuit fabrication processes, a
capacitor cell appears as a metallized membrane (top electrode) suspended above a heavily doped
silicon substrate (bottom electrode). An insulating layer is included to prevent the two electrodes
from shorting. A single transducer element uses many small capacitor cells connected in parallel.
By organizing transducer elements in different geometries, any array shape is possible.
The goal of this master thesis is to investigate domain decomposition algorithms to efficiently
simulate arrays of CMUTs, by using the quasi-periodic nature of the arrangement to speed-up
calculations.
The master thesis will be done in collaboration with the IMEC research center in Leuven (http:
//www.imec.be). An internship at IMEC is possible.

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