Une antenne de la plateforme EDStar sur Toulouse

La plateforme EDStar regroupe une cinquantaine de chercheurs, appartenant à une dizaine de laboratoires du CNRS et quelques entreprises, pour l'essentiel en lien avec la physique de l'énergie, la physique du climat et l'informatique graphique.

Cette page est maintenue par ceux parmi ces chercheurs dont l'activité est localisée sur Toulouse. Elle renvoie donc aux activités de la plateforme EDStar qui sont en connexion directe avec le site Toulousain. Cela concerne le laboratoire LAPLACE (Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie), l'entreprise |Méso|Star> (hébergée dans les locaux du LAPLACE), le CNRM (Centre National de Recherches Météorologiques) et l'IRIT (Institut de Recherche en Informatique de Toulouse). Par extension et du fait d'un partenariat très étroit avec le LAPLACE, cette page concerne également au premier chef le laboratoire RAPSODEE (Centre de Recherche d'Albi en Génie des Procédés, des Solides Divisés, de l'Énergie et de l'Environnement).

Notre permanence

Un moment de dialogue, une participation à nos recherches.

Chaque semaine, nous accueillons dans nos locaux toutes les personnes souhaitant rencontrer des chercheurs spécialistes de la physique de l'énergie dans le contexte actuel de la transition énergétique. Vous êtes les bienvenus si vous souhaitez nous poser des questions ou être mis en relation avec des collègues plus spécialistes de la physique qui vous intéresse. Votre motivation peut aussi être de participer à nos recherches, nous aider à les enrichir. Dans les deux cas, nous vous écouterons et nous choisirons ensemble les suites possibles, une de ces possibilités étant de vous inscrire plus durablement dans une intéraction avec les acteurs de la plateforme dans une logique de recherche participative.

Planing des permanences

Quelques annonces

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Septembre 2023 - Diffusion d'ondes par des objets ayant des géométries complexes, distribuées

Espaces de chemains
Espaces de chemins pour les processus de diffusion d'onde
Insensibilité au rafinement géométrique
Insensibilité à la complexité et au raffinement géométrique

Dans la revue Optics Letters nous avons récemment proposé une approche statistique pour la diffusion d'une onde par un objet 3D (Wave-Scattering processes: path-integrals designed for the numerical handling of complex geometries ), avec un focus sur l'obtention des propriétés radiatives de particules complexes par résolution d'un problème d'électromagnétisme (sections efficaces d'absorption, de diffusion et fonction de phase). Nous avons produit des procédures d'échantillonnage insensibles à la complexité géométrique pour les processus stochastiques associés à trois modèles - l'approximation de Schiff, l'approximation de Born et une série de Born infinie, rigoureuse - permettant ainsi de traiter toute particule à faible contraste.

Nous avons mis en oeuvre cette approche pour l'approximation de Schiff dans un logiciel libre et à code source ouvert (le site du code de calcul schiff). Nous reproduisons ici un graphique qui illustre deux propriétés essentielles de cette nouvelle approche :

D'autres résultats présentés dans l'article montrent que le temps de calcul n'augmente pas non plus quand on ajoute des prises de moyennes sur les distributions de la forme, la taille et l'orientation des particules.

Les avantages usuels de la méthode de Monte Carlo sont maintenant disponibles lors de la résolution de problèmes d'électromagnétismes. Ce faisant, nous sommes maintenant en mesure de produire les propriétés radiatives agulaires et spectrales de la microalgue Arthrospira platensis en 20 minutes, là où plusieurs mois étaient nécessaires avec des méthodes déterministes.

Wave-scattering by complex and distributed three-dimensional objects

We recently presented a new statistical perspective on wave single-scattering by complex three-dimensional objects in Optics Letters (Wave-Scattering processes: path-integrals designed for the numerical handling of complex geometries ), with special emphasis on obtaining the radiative properties of complex shaped particles by solving electromagnetic scattering (absorption and scattering cross-sections; phase function). We have produced sampling procedures insensitive to geometric complexity for the stochastic processes associated with three models - Schiff's approximation, Born approximation and an infinite, rigorous, Born series - thus enabling us to handle any low-contrast particle.

We fully implemented this probabilistic approach for Schiff’s approximation in a free and open-source software application (Schiff software website ). We reproduce here a graph illustrating two properties of this new approach:

Other results presented in the article show that the computation time does not increase when we add averaging on particle shape, size and orientation distributions.

Commonly recognized features of the Monte Carlo method can now be available when solving electromagnetic scattering. In so doing, we are able to produce spectral and angular radiative properties of helical-shaped microalgae Arthrospira platensis in 20 min, whereas this required several months with a straight cylinder model using deterministic methods.

Avril 2023 - Transferts thermiques

Refroidissement d'un composant électronique
Refroidissement d'un composant électronique
Le démonstrateur de la plateforme EDStar
Le démonstrateur de la plateforme EDStar

Suite à notre article de perspective dans Science Advances (The teapot in a city: A paradigm shift in urban climate modeling), nous initions aujourd'hui une série d'articles plus techniques. Ils ont comme objectif de détailler les implications à la fois théoriques et applicatives du points de vue renouvelé que nous essayons de porter sur la physique des transferts de chaleur. Le premier de ces articles est co-écrit par 44 auteurs dans 17 institutions de recherche. Il est disponible dans la revue Plos One. Nous y proposons une image physique et un ensemble d'intuitions concernant une statistique de chemins thermiques qui traversent continuement le système d'étude en alternant d'un mode de transfert à un autre de façon itérative (rayonnement, conduction et convection). Dans un premier temps nos rappelons le cadre théorique des propagateurs et des fonctions de Green pour en proposer une lecture probabiliste. Ensuite nous les étendons, notamment en termes d'opérationnalité, en faisant appel au formalisme de Feynmann, donc aux processus stochastiques. Enfin, ce cadre théorique est complété par la proposition d'une approximation du mouvement brownien en espace confiné qui passe à l'échelle en terme de rafinement de la description géométrique.

Heat Transfer

After our perspective article in Science Advances (The teapot in a city: A paradigm shift in urban climate modeling), we are now launching a series of technical papers. They detail both the theoretical and practical implications of an alternative view of heat transfer. The first, co-authored by 44 researchers at 17 institutions, is available in Plos One. It supports the intuitive pictures of continuous thermal paths that run through the different physics at work (radiation, conduction and convection). First, the theoretical frameworks of propagators and Green’s functions are used to demonstrate that a coupled model involving different physical phenomena can be probabilized. Second, they are extended and made operational using the Feynman-Kac theory and stochastic processes. Finally, the theoretical framework is supported by a new proposal for an approximation of coupled Brownian trajectories compatible with highly refined geometry.