Dynamiques collectives et flux d'énergie dans un réseau d'oscillateurs couplés

Le laboratoire SYMME (SYstèmes et Matériaux pour la MÉcatronique) mène des recherches pluridisciplinaires en mécanique, matériaux, instrumentation, informatique et génie électrique. Le stage s'inscrit dans le thème Récupération, conversion et transmission d'énergie, qui associe modélisation théorique, simulations numériques et expérimentations pour étudier des systèmes de conversion d'énergie de petite puissance.
 

Offre de stage en pdf avec figures :

https://adrienmor.github.io/stages-symme/sujet2_simulation.pdf
 

Contexte
La majorité des systèmes de transmission de puissance sans fil reposent sur le couplage entre deux résonateurs électromagnétiques. Afin de rendre ces systèmes auto-adaptatifs, des architectures ont été proposées dans lesquelles l'émetteur résonant est remplacé par un oscillateur électromagnétique. Sa fréquence peut alors s'ajuster spontanément aux propriétés du système couplé lorsque, par exemple, la distance entre l'émetteur et le récepteur varie. Si le cas d’un oscillateur couplé à un résonateur est relativement bien compris dans la littérature scientifique, de nombreuses questions restent ouvertes lorsque plusieurs oscillateurs interagissent avec plusieurs résonateurs. De nouveaux modes collectifs, mécanismes de synchronisation et chemins de transfert d’énergie peuvent alors émerger.

Sujet du stage
L’objectif du stage sera de développer une description théorique de réseaux multioscillateurs/multirésonateurs à partir de la théorie des modes couplés. On cherchera à comprendre comment le nombre d'oscillateurs et de résonateurs, la topologie du réseau, les couplages, le gain et les pertes influencent les fréquences propres, la stabilité des solutions et la distribution de la puissance entre les différents éléments du système. L’étude pourra notamment mettre en évidence des phénomènes tels que la coalescence de modes ou l’apparition de points exceptionnels. Le stage comportera une forte composante de modélisation analytique et d’analyse spectrale, complétée par des simulations numériques. Il s’adresse à un étudiant de Master 2 ou de dernière année d'école d'ingénieurs en physique, mathématiques ou ingénierie ayant un goût prononcé pour la théorie. Aucune connaissance préalable en transmission de puissance sans fil n’est requise.

Outils mis en jeu
Python/MATLAB, calcul symbolique et numérique, serveurs de calcul si nécessaire.

Références
X. Hao, K. Yin, J. Zou, R. Wang, Y. Huang, X. Ma et T. Dong, « Frequency-Stable Robust Wireless Power Transfer Based on High-Order Pseudo-Hermitian Physics », Physical Review Letters, vol. 130, no 7, art. 077202 (2023). arXiv:2208.00633 (https://arxiv.org/abs/2208.00633).
 

Étudiant ou étudiante en Master 2 ou en dernière année d'école d'ingénieurs, dans les domaines suivants : Mathématiques appliquées, physique, sciences de l'ingénieur.