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Essais & Simulations n° 131

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Les Bureaux d’études face aux défis des données toujours plus denses

MESURES DOSSIER CEM Dans

MESURES DOSSIER CEM Dans le cadre du projet de Genome (Gestion optimisée de l’énergie) du Corac, un outil de vérification et de validation (V&V) CEM conduite de l’Ewis (Figure 1) a été développé à partir des outils suivants: - Le process de définition de l’Ewis de Safran Electrical & Power - L’outil CableSim d’AxesSim - Le code de calcul Cripte de l’Onera L’outil de V&V CEM-conduite permet une validation, par un designer, du respect du critère de diaphonie entre les câbles d’un même harnais (couplage intra-harnais) et entre les câbles de plusieurs harnais différents (couplage inter-harnais). La validation de l’architecture de harnais est basée sur la comparaison des courants simulés en extrémité du harnais à des gabarits (issus de la norme DO160 [3]) renseignés en fonction des données disponibles au moment de la définition. Dans le projet Genome, un nouveau code de calcul de paramètres linéiques de lignes multiconducteur, Clig, a été développé par AxesSim en complément du code Laplace. Il permet de paralléliser les calculs des paramètres linéiques (matrices inductances et Abstract This article describes a process for validating the design and the harnesses installation in an aircraft from an EMC point of view, more precisely from an inter and intraharness crosstalk point of view. A digital tool has been developed and validated on two test cases. The first one is composed of 2 harnesses containing 3 cables in total and the second one consists of 15 harnesses with more than 1400 links altogether. These test cases allow highlighting the ability to take into account an aircraft installation containing many harnesses for an EMC validation of the design and installation. Figure 3 – Comparaison du courant sur le conducteur victime capacités) sur un processeur graphique (GPU). Une parallélisation des calculs BLT sur plusieurs processeurs a également été mise en place pour le module de calcul de Cripte. Cette parallélisation se situe au niveau du process de répartition des calculs sur différents processeurs et pas dans le code du cœur de calcul. Une amélioration similaire a été réalisée pour la création de géométries aléatoires décrivant le positionnement des câbles dans les branches. Enfin, l’architecture du code Cripte a été optimisée de façon à absorber des tailles de réseaux topologiques significativement complexes. Les réseaux testés à ce jour témoignent d’une rupture importante des performances de l’outil de calcul par rapport aux travaux réalisés dans le passé. L’intégration des données d’entrées est grandement facilitée grâce au process de définition de l’Ewis. LE LOGICIEL A ÉTÉ TESTÉ SUR PLUSIEURS CAS TESTS : - deux cas tests dit simples pour valider l’outil en termes de variabilité des configurations possibles et de façon expérimentale sur un cas canonique - un cas test dit complexe pour valider la volumétrie. Le premier cas test simple est développé pour prendre en compte le plus de technologies possibles que ce soit en termes de constitution de harnais ou d’installation. Il est composé de deux harnais et de trois câbles chargés soit par des résistances, soit par des court-circuits. Les références électriques de ces harnais peuvent être un surtressage au-dessus d’un plan de masse, un conduit ou une goulotte, tous deux métalliques. Les résultats présentés sur la Figure 2 montrent que les courants pris en extrémités du côté équipement sur les conducteurs 1 et 3 sont en dessous du gabarit défini. Le courant sur le conducteur 2 dépasse le gabarit provoquant la mise en surbrillance de la liaison (en rouge). Le deuxième cas test simple permet une validation expérimentale préliminaire. Il est composé de deux câbles monofilaires qui cheminent ensemble à 5 cm au-dessus d’un plan de masse. Le générateur de tension est placé sur l’un des câbles (correspondant à la sortie de l’analyseur de réseau) et une mesure de courant est faite sur l’autre câble (correspondant à l’entrée de l’analyseur de réseau), tous deux chargés sur 50Ω à chaque extrémité. La mesure se fait par l’intermédiaire d’un analyseur de réseau et de câble coaxiaux. L’injection et la mesure 42 IESSAIS & SIMULATIONS • N°131 • Décembre 2017

MESURES DOSSIER CEM Figure 4 – Vue 3D du cas test complexe s’effectue à l’aide de boitier d’interface. Une comparaison du rapport du courant issu du couplage entre le conducteur agresseur et le conducteur victime et de courant sur l’agresseur est présentée sur la Figure 3. On remarque que le comportement est similaire entre la mesure et le calcul. En particulier, la légère différence sur les amplitudes s’explique par le fait que le modèle ne prend pas en compte les boitiers d’interfaces. Ces dernières années, de nombreux travaux [4][5] ont démontré la cohérence entre des résultats de mesures et des résultats issus de simulations effectués avec Cripte y compris sur des harnais complexes que soit en nombre de conducteurs ou en nombre de tubes. Cependant, la complexité des problèmes que nous voulions traiter avec le logiciel de V&V CEM conduite combine un grand nombre de tubes et un grand nombre de conducteurs et dépasse ce qui a déjà été traité dans le passé. Pour cela, le cas test dit « complexe et réaliste » a été développé afin d’évaluer les performances de l’outil et la capacité de prendre en compte une telle volumétrie. Le cas test complexe a été défini afin d’être représentatif d’une installation électrique (système de génération électrique et commande de vol) d’un avion étant est composé de quinze harnais et 1 477 liaisons alimentant, à partir de deux calculateurs, dix-sept équipements répartis dans tout l’avion. Sa représentation 3D est illustrée sur la Figure 4. Pour la validation, certains câbles sont connectés en court-circuit, les autres sont sur des charges 50Ω. Un générateur de 1V est placé sur un des câbles en court-circuit. Ces valeurs ont été choisies afin de simplifier l’interprétation des résultats. Deux calculs ont été effectués: un premier dans une configuration similaire à ce qui existait avant le développement de ce logiciel de V&V CEM conduite et un deuxième avec les améliorations développées. Tous deux ont été réalisés sur un ordinateur fixe avec un processeur Intel i7, 8Go de RAM et une carte graphique Nvidia GTX660. Les résultats montrent que l’on réduit les temps de calculs de plusieurs dizaines d’heures à moins de deux heures et intègre le processus industriel; ce temps ne se réduit pas à la résolution sur le modèle de réseau topologique; il faut aussi prendre en compte le temps pour créer le modèle de réseau. Au niveau des résultats, on observe sur la Figure 5, le courant sur un câble agresseur et le courant issu du couplage sur un câble victime. Ces deux câbles sont dans une branche de harnais au centre d’un raceway et chargés aux Figure 5 – Courant sur câble agresseur et câble victime pour le cas test complexe ESSAIS & SIMULATIONS • N°131 • Décembre 2017 I43

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