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COULOMB Jean-Louis - Grenoble INP - G2Elab

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Le laboratoire
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UMR 5269
 
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COULOMB Jean-Louis

Professeur Emérite

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Membre de l'équipe Mage
 et de l'ERT Champs Magnétiques Faibles

 

Renseignements personnels

Ingénieur ENSEGP - Section Électrotechnique, INPG, 1972.

Doctorat 3ème Cycle de l'Université Scientifique et Médicale de Grenoble, 1975.

 

Doctorat Es Sciences Physiques de l'Université Scientifique et Médicale de Grenoble et de l'Institut National Polytechnique de Grenoble, 1981.

Anciennes responsabilités


Ancien Responsable de la Formation Doctorale de Génie Electrique de l'INP
Ancien Directeur du Laboratoire de Magnétisme du Navire
Ancien membre des Steering Committees des conférences internationales CEFC, OIPE, MARELEC, ISTET

Anciennes activités d'enseignement

Enseignements aux étudiants de 2ème et 3ème années de Grenoble-INP ENSE3 et du Master Recherche en Génie Electrique :
  • Méthodes Numériques pour les EDP (CM, BE) en 2A
  • Optimisation et Plan d'Expérience numérique (CM, BE) en 2A
  • Simulation numérique (BE) en 2A
  • Programmation Orientée Objet (CM, BE) en 2A
  • Dimensionnement et optimisation de composants physiques (CM, BE) en 3A
  • Modélisation et simulation en électromagnétisme (CM) en MR2

Principales collaborations

Cedrat, DGA, DCNS, EDF
LIA Maxwell (CNRS LIA-817)

Production scientifique

  • 11 ouvrages individuels ou collectifs
  • 22 invitations dans des conférences internationales
  • 153 publications dans des revues périodiques internationales
  • 186 communications dans des conférences internationales
  • 6 brevets
  • 10 logiciels (Flux, Salome, Got, GOT-It, MaGot, ...)
HAL: Hyper Articles en Ligne de Jean-Louis Coulomb

Activités de recherche

Pour illustrer mon activité récente, j'ai choisi trois publications, un brevet et un logiciel. Le logiciel résulte de la capitalisation de notre savoir faire dans le domaine de l'optimisation de l'Equipe MAGE. Les publications et le brevet sont issus des travaux de l'Equipe de Recherche Technologique "Champs Magnétiques Faibles" que j'ai dirigé au sein du G2Elab.

Cette équipe possède une thématique originale dans le domaine des champs LMMCF Simulateurmagnétiques et électriques faibles, continus et basses fréquences. L'objectif est la caractérisation des sources afin de réduire, contrôler ou exploiter leurs signatures. Notre démarche consiste à développer des modélisations numériques et à résoudre des problèmes inverses originaux. Notre point fort réside dans notre capacité à mettre en œuvre des validations expérimentales grâce à un savoir-faire et à des installations uniques (le Laboratoire de Métrologie Magnétique en Champ Faible d'Herbeys). Ce savoir-faire, initialement développé pour les besoins de la marine nationale (publication Vuillermet), a conduit à des retombées civiles originales (publications Bui, Guibert et brevet GeoEnergy). 

 a) Y. Vuillermet, O. Chadebec, J.L. Coulomb, L.L. Rouve, G. Cauffet ; "Scalar Potential Formulation and Inverse Problem Applied to Thin Magnetic Sheets"; IEEE Transactions On Magnetics, VOL. 44, June 2008, pp 1054-1057

Démonstrateur IBFCe travail a été réalisé en collaboration avec la société DCNS (thèse VUILLERMET 2008). L'objectif est de déterminer en temps réel l'aimantation de la coque d'un sous-marin afin de prédire l'anomalie magnétique statique qu'elle crée et de la minimiser par ajustement de courant dans des boucles localisées à l'intérieur du bâtiment. Les phénomènes à l'origine de l'aimantation et de ses variations étant très complexes, il est nécessaire de disposer des capteurs collés à la tôle et de résoudre un problème inverse (retrouver les sources à partir de la mesure des effets, à savoir le champ magnétique externe généré). Un algorithme original, robuste et précis a été développé et validé sur un démonstrateur (maquette de sous-marin de 4 m de long, instrumentée avec 80 capteurs de champ magnétique). Ces résultats sont la consécration d'un partenariat "marine" de près de 20 ans.

 

b) V.P. Bui, O. Chadebec, L-L. Rouve, J-L. Coulomb; "Noninvasive Fault Monitoring of Electrical Machines by Solving the Steady-State Magnetic Inverse Problem; IEEE Transactions On Magnetics, VOL. 44, NO. 6, June 2008, pp 1050-1053

 

Tout système de conversion de l'énergie électrique génère un champ magnétique Diagnostic de machine électriqueexterne. Il est donc naturel de penser que tout défaut apparaissant au cœur du système a une répercussion sur le champ extérieur. En fait, par le passé, nous l'avions constaté lors de mesure du champ de fuite d'un moteur électrique de navire. Cette méthode a l'intérêt d'être non invasive et de porter l'analyse sur une image directe de la grandeur réalisant la conversion d'énergie (le champ dans l'entrefer). Après avoir développé des modèles numériques orignaux pour évaluer le champ à l'extérieur d'un alternateur en défaut, nous les avons inversés. Cette inversion a permis, à partir de mesures réalisées sur un réseau de capteurs magnétiques externes de retrouver le champ dans l'entrefer et ainsi d'établir un diagnostic précis. Cette approche a été expérimentée avec succès en laboratoire sur une maquette de turbo-alternateur (30kW), puis sur site en centrale hydraulique en collaboration avec Electricité de France (thèse BUI 2007).

 

 c) A. Guibert, O. Chadebec, J.L Coulomb; "Ships Hull Corrosion Diagnosis from Close Measurements of Electric Potential in the Water"; IEEE Transactions on Magnetics 45, 3 (2009) 1828-1831.

 

Ce travail a été réalisé en  paDiagnostic de corrosionrtenariat avec la DGA/GESMA (thèse GUIBERT 2009).  Les bâtiments et plus généralement toute structure en acier immergée dans l'eau de mer sont sujets aux phénomènes de corrosion. Des courants se rebouclent ainsi dans l'eau autour de la structure, accélérant la dégradation de celle-ci et générant un champ électromagnétique. La connaissance de ces champs est fondamentale pour la discrétion électromagnétique des bâtiments. Nous avons développé des méthodes de modélisation permettant l'évaluation de ces champs. La grande originalité de nos travaux réside dans l'utilisation de ces méthodes pour résoudre le problème inverse. Ainsi, il est possible, à partir de mesure de champ électrique dans l'eau de mer au voisinage des structures, de retrouver les zones de corrosion, ce qui permet un diagnostic précis et simple à mettre en oeuvre de l'état des coques des navires (il est utile de préciser ici que la méthode de diagnostic classique est beaucoup plus lourde puisqu'elle consiste à inspecter la coque du navire en cale sèche !).

 

d) J.-P. MARTIN, P. BROUN, J-P. BONGIRAUD, J-L. COULOMB, "Procédé et dispositif pour déterminer l'emplacement du coincement d'une tige en matériau magnétostrictif situé dans un puits",  Brevet INPG / GEO ENERGY publication number WO/2007/077311 International Application No.: PCT/FR2006/002775, licence Halliburton

 

Pour forer, par exemple un puits de pétrole, on utilise une tige creuse de forage Wireline logging tool constituée d'un assemblage de portions de tiges successives, dénommé "train de tiges", dont l'extrémité pénétrante  comporte des moyens de forage. Ces trains de tiges peuvent atteindre des longueurs très importantes (plusieurs milliers de mètres) et sont parfois soumis à des coincements qui empêchent de continuer le forage du puits et de remonter le train de tiges. Dans le cas du forage d'un puits de pétrole à l'aide d'un train de tiges de forage vissées bout à bout, il est demandé de déterminer les extrémités des portions de tige qui sont juste situées de part et d'autre du coincement. Le procédé décrit dans ce brevet nécessite une étape d'excitation magnétique du train de tiges et deux étapes supplémentaires consistant à effectuer deux mesures magnétiques tout le long du train de tiges, avant et après avoir soumis le train de tiges à une contrainte mécanique, puis une comparaison des résultats des deux mesures pour déterminer le point de coincement. La partie du train de tiges située au-dessus du point de coincement voit son aimantation réduite, voire annulée, sous l'effet de la contrainte mécanique appliquée. La partie du train de tiges située au-dessous du point de coincement, n'ayant subi aucune contrainte du fait du coincement, conserve son aimantation.

 

 e) GOT : General Optimization Tool

 

Optimisation sur logiciel GOTL'optimisation de composants électromagnétiques par simulations numériques (par exemple éléments finis) pose des difficultés particulières liées aux coûts des simulations, aux bruits numériques introduits par les remaillages, à la non disponibilité des gradients des objectifs et contraintes, ... Des méthodes spécifiques doivent alors être utilisées (screening, surface de réponse, ..., calculs distribués, ...).

 

Notre savoir faire en optimisation par simulations numériques est capitalisé dans le logiciel GOT, un outil très utile pour la recherche et pour l'enseignement. Ce logiciel est disponible en libre accès.

Equipe de recherche
 
MAGE et CMF

Mots clés:
électromagnétisme, modélisation, simulation, optimisation, plan d'expérience numérique
 
Adresse
 
G2Elab - ENSE3
Domaine Universitaire
BP 46
38402 Saint Martin d'Hères Cedex

Bureau D013

Tél:  +33 (0)4 76 82 62 84
Fax: +33 (0)4 76 82 63 00
 
Courriel
 
 
 
G2ELAB
Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble
Bâtiment GreEn-ER, 21 avenue des martyrs, CS 90624, 38031 Grenoble CEDEX 1, FRANCE

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