Résolution numérique d'une équation diffusion-transport modélisant le déplacement d'un fluide par un autre dans un milieu poreux. Approximation par une méthode d'éléments finis espace-temps. Résultats numériques. Etude du cas linéaire. Conditions de stabilité. Etude numérique d'un problème d'homogénéisation non périodique
Cette thèse est consacrée à l'analyse mathématique, la résolution numérique et la modélisation des équations de transport. Dans un premier temps, on s'intéresse à l'approximation numérique de la solution des équations de transport par un schéma mixte-hybride. On introduit et étudie une formulation mixte de l'équation du transport. L'étude du problème variationnel mixte est menée avant d'en présenter sa discrétisation et les propriétés fondamentales du schéma obtenu. On s'attache en particulier à démontrer l'efficacité de la méthode dans la limite de diffusion (lorsque le libre parcours moyen des particules est petit devant les dimensions caractéristiques du domaine physique). On présente des cas tests académiques permettant de comparer notre schéma à d'autres méthodes dans des configurations physiques variées et de valider notre schéma sur des cas tests analytiques. On s'applique à valider le schéma sur des maillages non structurés même très déformés tels que ceux issus de l'hydrodynamique lagrangienne. Une seconde partie de la thèse consiste à étudier deux problèmes de transport. Le premier problème est une étude de la diffusion due aux conditions aux limites dans un problème de transport entre deux plaques planes. L'autre problème consiste à modéliser et simuler les phénomènes de transfert radiatif dans le cadre industriel de la fusion par confinement inertiel.
Qu’il s’agisse d’applications en physique ou en mécanique, en médecine ou en biologie, mais aussi en économie, dans les médias et en marketing, ou encore dans le domaine des finances, la traduction phénoménologique du système étudié conduit très souvent à la résolution d’équations différentielles ou aux dérivées partielles. Incontestablement, ce sont les éléments finis qui ont bouleversé le monde de l’approximation numérique des équations aux dérivées partielles. Cet ouvrage est composé de deux parties : la première est un abrégé de cours portant sur les outils de base de l’analyse mathématique des équations aux dérivées partielles et la seconde contient des problèmes corrigés qui abordent l’approximation par éléments finis des formulations variationnelles des problèmes aux limites elliptiques. Des applications en mécanique des solides déformables, à la résistance des matériaux, en mécanique des fluides et en thermique ainsi que quelques problèmes non linéaires y sont présentés.Cet ouvrage s'adresse aux étudiants en sciences et techniques de l'ingénieur des universités et des grandes écoles.
This thesis focuses on iterative methods for the treatment of the steady state neutron transport equation in slab geometry, bounded convex domain of Rn (n = 2,3) and in 1-D spherical geometry. We introduce a generic Alternate Direction Implicit (ADI)-like iterative method based on positive definite and m-accretive splitting (PAS) for linear operator equations with operators admitting such splitting. This method converges unconditionally and its SOR acceleration yields convergence results similar to those obtained in presence of finite dimensional systems with matrices possessing the Young property A. The proposed methods are illustrated by a numerical example in which an integro-differential problem of transport theory is considered. In the particular case where the positive definite part of the linear equation operator is self-adjoint, an upper bound for the contraction factor of the iterative method, which depends solely on the spectrum of the self-adjoint part is derived. As such, this method has been successfully applied to the neutron transport equation in slab and 2-D cartesian geometry and in 1-D spherical geometry. The self-adjoint and m-accretive splitting leads to a fixed point problem where the operator is a 2 by 2 matrix of operators. An infinite dimensional adaptation of minimal residual and preconditioned minimal residual algorithms using Gauss-Seidel, symmetric Gauss-Seidel and polynomial preconditioning are then applied to solve the matrix operator equation. Theoretical analysis shows that the methods converge unconditionally and upper bounds of the rate of residual decreasing which depend solely on the spectrum of the self-adjoint part of the operator are derived. The convergence of theses solvers is illustrated numerically on a sample neutron transport problem in 2-D geometry. Various test cases, including pure scattering and optically thick domains are considered.
