Co-simulation multiphysique : présentation générale

Définition

Le terme de co-simulation multiphysique est réservé au couplage dit « externe » qui nécessite l'échange de données et la synchronisation avec un autre logiciel.

Principe

Le principe d'une co-simulation multiphysique est présenté à travers l'exemple d'un couplage électromagnétique / thermique (cf. figure ci-dessous).

Dans le cadre d'un couplage électromagnétique / thermique :

• les résolutions électromagnétiques et thermiques, sont résolues séparément
• les deux systèmes d'équation sont couplés entre eux par l'intermédiaire de certains termes :

• la température (issue de la résolution thermique) est une grandeur qui intervient dans le système d'équations électromagnétiques par le biais des propriétés physiques des matériaux : perméabilité magnétique, résistivité électrique, permittivité, …
• la puissance dissipée (issue de la résolution électromagnétique) est le terme correspondant à la source de chaleur du système d'équations thermique

Un co-simulation multiphysique nécessite donc :

• d'une part un échange d'informations entre logiciels :

  « Quelles grandeurs doit-on échanger, dans quel domaine et sur quels supports d'échange ? »

• d'autre part la synchronisation des échanges et des résolutions :

  « A quel moment faut-il réaliser les échanges, les résolutions ? »

Difficultés

Les difficultés de la co-simulation sont donc liées au fait que :

• les logiciels couplés peuvent utiliser des méthodes de résolution différentes (éléments finis, analytique, différences finies, …)
• les phénomènes physiques étudiés peuvent être fortement interdépendants et les régimes de fonctionnement peuvent être variés (régime permanent, régime transitoire avec constantes de temps très différentes, …)

Fonctionnements

D'un point de vue logiciel, deux fonctionnements sont possibles. Ceux-ci sont présentés dans le tableau ci-dessous.

Co-simulation multiphysique via les menus de Flux	Co-simulation multiphysique via une interface API
Les deux logiciels fonctionnent en parallèle	Un des logiciels est intégré dans l'autre (dll)
Echanges via fichier Synchronisation manuelle ou via fichier de commandes	Communication et synchronisation par l'intermédiaire d'une interface spécialisée (API)
Possibilité d'intégrer rapidement des produits commerciaux	Nécessité d'accéder aux codes sources ou de disposer d'une application intégrable