Sujet : Optimisation de l'efficacité du blindage (Shield Effectiveness - ES) à l'aide de simulations numériques et de validations expérimentales : une analyse approfondie avec CST Studio Suite®

1. Contexte du stage :

Dans un monde où les dispositifs électroniques et électriques sont de plus en plus intégrés dans des environnements sensibles, assurer leur protection contre les interférences électromagnétiques (IEM) est essentiel. L'efficacité du blindage est un aspect crucial pour protéger ces dispositifs, en particulier lorsqu'ils sont logés dans des armoires, coffres ou autres enceintes.

Pour répondre à ce défi, EDF R&D propose aux étudiants de master 2 en CEM et hyperfréquences un stage axé sur l'étude de l'efficacité du blindage à l'aide de CST Studio Suite®. Au cours de ce stage, le candidat devra explorer l'importance du blindage dans la protection des dispositifs électroniques et électriques contre les IEM externes, qui peuvent perturber ou endommager des opérations critiques. Il s'agira également d'étudier, en sens inverse, comment ce blindage isole efficacement l'extérieur d'une enceinte particulière des ondes électromagnétiques générées à l'intérieur d'une pièce fermée ou d'un coffre.

Grâce aux solveurs performants de CST, le candidat devra approfondir les simulations CEM avancées afin de modéliser et d'analyser avec précision des scénarios de blindage. Pour les cas impliquant de larges structures et des bandes passantes élevées, le solveur transitoire T utilisé.

D'autre part, lorsqu'il s'agit de bandes passantes plus réduites avec des structures de taille comparable à la longueur d'onde, de structures à haute résonance ou d'environnements entièrement fermés, le solveur fréquentiel F est plus approprié.

2. Objectifs du stage :

Le candidat devra modéliser différents types de matériaux au cours de la formation proposée pour l'étude de l'efficacité du blindage (SE) :
Ø  Métal dissipatif : pour modéliser un conducteur électrique imparfait, avec une épaisseur de conducteur bien supérieure à la profondeur de peau
Ø  Feuille ohmique : pour modéliser un conducteur avec une définition en ohms par carré, applicable à la modélisation de joints ou d'impédances de contact
Ø  Impédance de surface tabulée (définition dépendante de la fréquence en ohms par carré) : utilisée pour modéliser un conducteur permettant la pénétration du champ électromagnétique
Ø  Panneau fin : pour modéliser un matériau revêtu, décrit par des séquences de couches et pénétrable par le champ électromagnétique, avec une définition possible des couches via une matrice S, utilisé pour modéliser des matériaux compacts sans besoin particulier de maillage
Ce stage permettra au candidat retenu d'acquérir les compétences nécessaires pour simuler et analyser l'efficacité du blindage, garantissant ainsi que les dispositifs électroniques et électriques soient protégés contre les EMI. De plus, une mesure expérimentale devra être réalisée au sein du laboratoire CEM d'EDF. 

1. Profil souhaité

Etudiant en master II ou 3ème année d’école d’ingénieur

Une formation en mathématique appliquée et modélisation numérique est souhaitable

La connaissance du domaine électromagnétique voire une spécialisation CEM serait un plus

Une maitrise des langages Python, Matlab ou Scilab est demandée

2. Durée 

Février à septembre 2025 (6 mois)

3. Programme de travail prévisionnel 

Ø  Documentation sur l'efficacité du blindage en basse et haut fréquence LF et HF

Ø  Prise en main de l'environnement de simulation CST Studio Suite® (Solveurs, modélisation 3D, maillage, post-traitement)

Ø  S’approprier la création de corps de blindage physiques dans CST Studio Suite®

Ø  Définir efficacement les matériaux et la forme du blindage optimaux pour maximiser l'atténuation et obtenir la meilleure efficacité du blindage (SE)

Ø  Validation du blindage optimal par des mesures expérimentales :

   a. Élaboration d'un banc de test

   b. Réalisation des tests

   c. Comparaison des calculs et des mesures

Ø  Application à des cas spécifiques à définir en concertation avec l'ingénierie nucléaire.

4. Localisation :

Le stage se déroulera au sein de la R&D d’EDF sur le site des Renardière à proximité de fontainebleau au sein du département LME (laboratoire des matériels électriques : https://www.edf.fr/NetworksLab). Le stagiaire sera intégré au laboratoire CEM du groupe ECLICE (Electronique, Composants de Liaison et Compatibilité Electromagnétique).

5. Contact

Julien Gazave : julien.gazave@edf.fr - Chef de projet CEM
Mehdi Kanoun : mehdi.kanoun@edf.fr - Manageur                Mohamad Houssini : mohamad.houssini@edf.fr - Tuteur