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| Version 2013-2014 |
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| MECA0514-1 | Introduction à la modélisation dynamique des systèmes thermiques
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| Durée : | 15h Th, 15h Pr |
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| Nombre de crédits : |
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| Nom du professeur : | Sylvain Quoilin |
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Langue(s) du cours :
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| Langue française |
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Contenus du cours :
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| Au cours de la dernière décennie, les processus électromécaniques de conversion d'énergie sont soumis à une plus grande demande de flexibilité. Cette flexibilité engendre une demande croissante de la part des constructeurs d'équipement pour une caractérisation précise du comportement dynamique des systèmes thermiques lors de variations rapides de leurs conditions opératoires. L'enjeu est double car il permet une meilleure caractérisation de l'état de fonctionnement mais aussi permet d'améliorer le processus de contrôle commande de l'équipement en question.
Ce cours est une introduction à la modélisation dynamique des systèmes thermiques et se compose principalement de trois parties.
La première partie revoit les concepts fondamentaux et les définitions. Les méthodes numériques nécessaires à la résolution de problèmes dynamiques sont brièvement décrites; algorithmes d'initialisation (Newton), d'intégration (DASSL, Euler, ...), réduction d'index DAE (Pantelides), etc... Le processus global de résolution est décrit à l'aide d'exemples simples permettant de mettre en lumière les problèmes numériques les plus communs (chattering, stiffness, initialisation, ...).
La deuxième partie du cours décrit des concepts plus avancés tels que la modélisation orientée objet (l'héritage, la conception d'objets génériques, les connecteurs,...) et la modélisation acausale. Sans perte de généralité, cet enseignement repose principalement sur le language open-source Modelica, qui permet la modélisation de systèmes physiques non linéaires relativement complexes. Au cours des séances d'exercices, l'étudiant sera amené à appliquer la théorie au travers de modèles simples. Par la suite, des systèmes plus complexes seront simulés à l'aide de librairies ouvertes, comme la librairie standard de Modelica ou même certaines librairies développées en interne à l'Université de Liège.
En troisième partie, l'étudiant sera confronté à des problème de modélisation concrets tels que le contrôle d'une centrale thermique ou d'un cycle frigorifique. Des stratégies de contrôle seront décrites et implémentées durant les séances de travaux pratiques. |
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Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :
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| Au terme du
cours, l'étudiant sera capable de:
- Structurer et formaliser un problème de simulation dynamique de systèmes thermiques
- Comprendre et utiliser les différents algorithmes de résolution de DAE disponibles
- Utiliser un langage de référence comme Modelica de façon passive (utilisation et interconnexion de modèles existants) et active (développement de nouveaux modèles de composants)
- Comprendre et de décrire les relations de cause à effet dans les systèmes thermodynamiques et de les commander de manière optimale à l'aide de contrôleurs linéaires
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Prérequis et corequis / Modules de cours optionnels recommandés :
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| Les cours suivants sont fortement recommandés pour la bonne compréhension du cours:
MECA0037-1 Centrales thermiques et cogénération
MECA0006-1 Systèmes de production de froid et de chaleur
PROJ0001-1 Introduction aux méthodes numériques et projet
Les cours suivants sont prérequis pour la participation au cours:
MECA0002-1 Thermodynamique appliquée et introduction aux machines thermiques
SYST0003-1 Linear control systems |
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Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
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| Le cours est constitué de séances 'ex-cathedra' et de séances de travaux pratiques |
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Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
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| Cours en présentiel |
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Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
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| Les présentations projetées pendant le cours théorique sont mises à disposition de l'étudiant via le portail eCampus, ainsi que les fichiers de simulation développés pendant les séances de travaux pratiques. |
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Modalités d'évaluation et critères :
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| La partie théorique du cours est évaluée de façon orale et compte pour 50% de la cote finale. Elle porte aussi bien sur les méthodes numériques que sur la compréhension des systèmes thermodynamiques vus au cours. Les séances de travaux pratiques sont évaluées par un travail individuel qui compte pour 50% de la note finale. |
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Stage(s) :
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Remarques organisationnelles :
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| A définir |
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Contacts :
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| Sylvain Quoilin, Labo. de Thermodynamique (B49)
Phone : +32 4 366 48 22
Fax : +32 4 366 48 12
Mailto : squoilin@ulg.ac.be
Pierre Dewallef, Labo. de Thermodynamique (B49)
tél: +32 (0)4 366.99.95
fax: +32 (0)4 366.48.12
email: p.dewallef@ulg.ac.be |
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