Etude mathématique et approximation numérique de quelques problèmes aux limites de la mécanique des fluides incompressibles

Etude mathématique et approximation numérique de quelques problèmes aux limites de la mécanique des fluides incompressibles

Author: Carlos Pares Madronal

Publisher:

Published: 1991

Total Pages:

ISBN-13:

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Le but de ce travail est l'analyse mathématique et l'approximation numérique d'un systeme d'équations aux dérivées partielles provenant de la mécanique des fluides incompressibles. Il s'agit du systeme qui gouverne l'évolution de la vitesse et la pression moyennes d'un écoulement turbulent où l'on utilise le modèle de turbulence de Smagorinsky avec des conditions aux limites simulant la couche limite. Dans la première partie on presente quelques résultats sur l'existence, unicité et régularité de solution du systeme. Dans la deuxième partie on décrit et on analyse un schéma de résolution numérique utilisant la méthode des caractéristiques et une méthode d'éléments finis mixtes. Finalement, dans la troisième partie, on discute les détails de l'implémentation du schéma et on montre quelques résultats numériques


Contribution à la résolution numérique de problèmes de mécanique des fluides et de thermique par approximation diffuse

Contribution à la résolution numérique de problèmes de mécanique des fluides et de thermique par approximation diffuse

Author: Christian Prax

Publisher:

Published: 1996

Total Pages: 215

ISBN-13:

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LE TRAVAIL PRESENTE ICI ENTRE DANS LE CADRE GENERAL DU DEVELOPPEMENT DE METHODES NUMERIQUES PERFORMANTES POUR LA RESOLUTION DES PROBLEMES DE THERMIQUE ET D'ECOULEMENTS EN GEOMETRIES COMPLEXES. NOUS AVONS CHOISI POUR CELA D'UTILISER L'APPROXIMATION DIFFUSE QUI EST UNE TECHNIQUE PERMETTANT D'ESTIMER LES DERIVEES D'UN CHAMP A PARTIR DE SES VALEURS AUX NUDS D'UN NUAGE DE POINTS. SON AVANTAGE PRINCIPAL RESIDE DANS LE FAIT QU'ELLE NE NECESSITE PAS DE MAILLAGES EN ELEMENTS FINIS GEOMETRIQUES. A L'HEURE ACTUELLE, IL N'EXISTE PAS DE TRAVAUX UTILISANT CETTE APPROXIMATION POUR LA RESOLUTION DES EQUATIONS QUI REGISSENT LES ECOULEMENTS. L'UN DE NOS OBJECTIFS EST DONC DE MONTRER QU'UNE TELLE APPROCHE PEUT ETRE SUIVIE. POUR CELA NOUS AVONS UTILISE L'APPROXIMATION DIFFUSE COMME UNE METHODE DE DIFFERENCES FINIES GENERALISEES. AFIN DE CERNER LA PRECISION DE CETTE METHODE, UNE COMPARAISON SYSTEMATIQUE EST EFFECTUEE AVEC UNE METHODE AUX ELEMENTS FINIS. LA MISE EN UVRE D'UNE METHODE DE COLLOCATION A L'ORDRE DEUX UTILISANT L'APPROXIMATION DIFFUSE EST D'ABORD EXPLICITEE SUR LES PROBLEMES DE CONDUCTION EN REGIME STATIONNAIRE INSTATIONNAIRE, BIDIMENSIONNEL ET TRIDIMENSIONNEL. LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE LA CONVECTION NATURELLE ET FORCEE DANS LA FORMULATION FONCTION DE COURANT-VORTICITE EST ENSUITE ABORDEE. DES EXEMPLES SUR DES CAS ACADEMIQUES NOUS PERMETTENT ALORS DE MONTRER LES QUALITES ET LA PRECISION DE CETTE METHODE. LA DERNIERE PARTIE DU MANUSCRIT PRESENTE ENFIN QUELQUES TYPES DE PROBLEMES OU LES PARTICULARITES DE L'APPROXIMATION DIFFUSE DEVRAIENT LUI PERMETTRE DE SE MONTRER PARTICULIEREMENT PERFORMANTE EN GEOMETRIES COMPLEXES. ON Y TRAITE DE LA PRISE EN COMPTE DE LA COUCHE LIMITE PAR RAFFINEMENT DE MAILLAGE. UN PROBLEME DIFFUSIF POSSEDANT UNE ZONE A FORT GRADIENT, NON CONNUE A PRIORI, EST ENSUITE RESOLU GRACE A L'ESTIMATION DES DERIVEES SUR UN PREMIER MAILLAGE LACHE ET A DES OPERATIONS SUCCESSIVES DE RAFFINEMENT DU NUAGE DE POINTS. NOUS AVONS D'AUTRE PART VERIFIE LA POSSIBILITE DE REALISER LES OPERATIONS DE PROLONGATION POUR LES TECHNIQUES MULTIGRILLES EN GEOMETRIES COMPLEXES EN UTILISANT UNE INTERPOLATION BASEE SUR L'APPROXIMATION DIFFUSE. ENFIN, UN DERNIER CAS EVOQUE DE FACON SCHEMATIQUE LES DIFFICULTES RENCONTREES PAR LES TECHNIQUES AUX ELEMENTS FINIS POUR TRAITER LES PROBLEMES DES FRONTIERES MOBILES. POUR CE DERNIER TYPE DE PROBLEME, LA POSSIBILITE QU'OFFRE L'APPROXIMATION DIFFUSE DE SE PASSER D'ELEMENTS GEOMETRIQUES SEMBLE ETRE UN ATOUT INCONTESTABLE


Méthodes mathématiques et numériques pour les équations aux dérivées partielles

Méthodes mathématiques et numériques pour les équations aux dérivées partielles

Author: CHASKALOVIC Joël

Publisher: Lavoisier

Published: 2013-01-21

Total Pages: 382

ISBN-13: 2743064803

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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.


Nouvelles approximations numériques pour les équations de Stokes et l'équation Level Set

Nouvelles approximations numériques pour les équations de Stokes et l'équation Level Set

Author: Malcom Djenno Ngomanda

Publisher:

Published: 2007

Total Pages: 204

ISBN-13:

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Ce travail de thèse est consacré à deux thèmes de recherche en Calcul Scientifique liés par l'approximation numérique de problèmes en mécanique des fluides. Le premier thème concerne l'approximation numérique des équations de Stokes, modélisant les écoulements de fluides incompressibles à vitesse faible. Ce thème est présent dans plusieurs travaux en Calcum Scientifique. La discrétisation en temps est réalisée à l'aide de la méthode de projection. La discrétisation en espace utilise la méthode des éléments finis hybrides qui permet d'imposer de façon exacte la contrainte d'incompressibilité. Cette approche est originale : la méthode des éléments mixtes hybrides est couplée avec une méthode d'éléments finis standards. L'ordre de convergence des deux méthodes est préservé. Le second thème concerne la mise au point de méthodes numériques de type volumes finis pour la résolution de l'équation Level Set. Ces équations interviennent de manière essentielle dans la résolution des problèmes de propagation d'interfaces. Dans cette partie, nous avons développé une nouvelle méthode d'ordre 2 de type MUSCL pour résoudre le système hyperbolique résultant de l'équation Level Set. Nous illustrons ces propriétés par des applications numériques. En particulier nous avons regardé le cas du problème des deux demi-plans pour lequel notre schéma donne une approximation pour le gradient de la fonction Level Set. Par ailleurs, l'ordre de précision attendu est obtenu avec les normes L1 et Linfini pour des fonctions régulières. Pour finir, il est à noter que notre méthode peut être facilement étendue aux problèmes d'Hamilton-Jacobi du premier et du second ordre


Méthodes mathématiques et numériques pour les équations aux dérivées partielles

Méthodes mathématiques et numériques pour les équations aux dérivées partielles

Author: Joël Chaskalovic

Publisher:

Published: 2013

Total Pages: 376

ISBN-13: 9782743014803

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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. [Source : résumé de l'éditeur]


SUR QUELQUES PROBLEMES MATHEMATIQUES EN MECANIQUE DES FLUIDES

SUR QUELQUES PROBLEMES MATHEMATIQUES EN MECANIQUE DES FLUIDES

Author: RENATA BEATRICE.. BUNOIU

Publisher:

Published: 1997

Total Pages: 142

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LE PRESENT TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE MATHEMATIQUE, THEORIQUE ET NUMERIQUE, DE QUELQUES PROBLEMES ISSUS DE LA MECANIQUE DES FLUIDES. LA THESE EST DIVISEE EN TROIS CHAPITRES. LE CHAPITRE I, FLUIDE A VISCOSITE NON LINEAIRE DANS UN DOMAINE DE FAIBLE EPAISSEUR, ETUDIE L'ECOULEMENT D'UN FLUIDE INCOMPRESSIBLE DANS UN DOMAINE TRIDIMENSIONNEL POUR LEQUEL LA TROISIEME DIMENSION EST BEAUCOUP PLUS PETITE QUE LES DEUX AUTRES. L'ECOULEMENT EST REGI PAR DES EQUATIONS DU TYPE NAVIER-STOKES STATIONNAIRE, LES INCONNUES ETANT LA VITESSE ET LA PRESSION DU FLUIDE. DEUX CAS SONT TRAITES, SUIVANT LA PRESENCE OU L'ABSENCE DES FORCES VOLUMIQUES ET LES CONDITIONS AU BORD. LE CHAPITRE II, AINSI QUE LE CHAPITRE III DE LA THESE PORTENT ESSENTIELLEMENT SUR DES PROBLEMES D'HOMOGENEISATION ET DES TECHNIQUES DE PETITS PARAMETRES. LA METHODE D'HOMOGENEISATION EST UNE METHODE MATHEMATIQUE UTILISEE POUR L'ETUDE DES PROBLEMES POSES DANS UN MILIEU NON-HOMOGENE QUI PRESENTE UNE STRUCTURE PERIODIQUE. AU CHAPITRE II, CONVERGENCE TRIPLE-ECHELLE POUR LE PROBLEME DE STOKES, ON ETUDIE LE PROBLEME DE STOKES CLASSIQUE. LE PROBLEME EST POSE DANS UN DOMAINE QUI CONTIENT DES INCLUSIONS SOLIDES REPARTIES PERIODIQUEMENT, AVEC PERIODICITES DE L'ORDRE D'UN PETIT PARAMETRE ET DE L'ORDRE DE #2. POUR LE PASSAGE A LA LIMITE ON UTILISE LA METHODE DE CONVERGENCE 3-ECHELLE. LE PROBLEME HOMOGENEISE OBTENU EST UN PROBLEME A TROIS PRESSIONS. LE CHAPITRE III, CALCUL DE LA CHARGE DANS UN SYSTEME HYDRAULIQUE EST UNE ETUDE THEORIQUE ET NUMERIQUE D'UN PROBLEME PRATIQUE: LE CALCUL DE LA CHARGE DANS UN SYSTEME HYDRAULIQUE. LES EQUATIONS TRAITEES ICI SONT EGALEMENT RENCONTREES DANS D'AUTRES DOMAINES, COMME LES PROBLEMES DU TYPE THERMIQUE PAR EXEMPLE. L'ETUDE FAITE ICI PEUT DONC ETRE APPLIQUEE A UNE CLASSE PLUS LARGE DE PROBLEMES PHYSIQUES