Formulation faible, formulation forte et méthodes de calcul numérique du champ magnétique en vue de la modélisation d'une prothèse innovante pour l'assistance circulatoire

par Nicolas Martinez

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Yvan Lefèvre.

Soutenue en 2008

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    Cette thèse porte sur l'amélioration des méthodes numériques de calcul de champ magnétique en vue de l'estimation de la répartition des forces magnétiques dans les actionneurs, notamment ceux conçus sur des concepts innovants à base de matériaux magnétoactifs. Ainsi, dans le domaine de l’assistance circulatoire, de nouvelles pompes totalement implantables sont à l'étude, en vue d'assurer un débit pulsé. L'approche privilégiée ici est basée sur le "morphing" électroactif d'un corps déformable, dont le déplacement et la conformation spatiale sont contrôlables à distance. La répartition du champ magnétique sur ce corps doit être connue précisément, pour calculer la distribution des forces et ainsi déterminer sa déformation. Une analyse des résultats obtenus avec les éléments finis, a mis en évidence une discontinuité de la composante tangentielle du champ d'excitation magnétique au niveau de l'interface de deux matériaux de perméabilités différentes. Pour comprendre ce problème, due à l’utilisation d’une formulation faible, une étude précise a été menée pour analyser cette discontinuité ainsi que son influence sur le calcul des densités de force magnétique. Pour palier ce problème, la solution proposée consiste à l'élaboration d'un code utilisant une formulation forte. Une étude comparative entre les deux formulations et des relevés expérimentaux, a pu être menée, montrant la supériorité de la forme forte.

  • Titre traduit

    Weak formulation, strong formulation and numerical methods of electromagnetic field computation in sight of modeling a novel cardiac prothesis for medical circulatory support


  • Résumé

    This thesis focuses on the improvement of numerical methods to compute the magnetic field in order to estimate the distribution of magnetic forces in actuators, including those designed on innovative concepts based on the use of magnetoactive materials. Thus, in the field of mechanical circulatory support, new implantable cardiac prosthesis are under consideration to ensure a pulsating flow. Here, the approach is based on the electroactive "morphing" of a deformable body, so the displacement and the deformation can be modified at a distance. The repartition of magnetic field around the deformable body must be precisely known to compute the repartition of forces and to determine its deformation. An analysis of the results obtained from finite element method, highlighted a discontinuity of the tangential component of magnetic field excitation at the interface of two materials of different permeability. To understand this problem due to the use of a weak formulation, a precise study was led to analyze this discontinuity and its influence on the calculation of the magnetic force density. To overcome this problem, the proposed solution is to develop a code using a strong formulation. A comparative study between the two formulations and experimental value has been completed to show the superiority of the strong formulation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (xxiv-233 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 225-233

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  • Bibliothèque : École nationale supérieure d'électrotechnique, d'électronique, d'informatique, d'hydraulique et des télécommunications. Bibliothèque.
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  • Cote : 08INPT038H/2

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2008INPT038H
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