The seminar of the team EDPs² is under the responsibility of Jimmy Garnier.
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Year 2008

Friday 11th January 2008 at 10h30 Petru Mironescu (Institut Camille Jordan lyon),
Phénomène d'explosion pour les équations de Navier-Stokes compressibles.

Friday 18th January 2008 at 13h30 Bruno Fornet (Université de Marseille),
Problèmes hyperboliques linéaires à coefficients discontinus

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Des problèmes hyperboliques à coefficients discontinus apparaissent suite à la modélisation de certains phénomènes physiques. Ces problèmes, pris tels quels, n'ont en général pas de sens classique, c'est pourquoi une autre approche doit être proposée. Il s'agit là d'une thématique de recherche sur laquelle ont notamment travaillé Bouchut et James, LeFloch, Bachmann et Vovelle, Poupaud et Rascle, ... Mon exposé portera sur divers problèmes linéaires hyperboliques du premier ordre, discontinus au travers d'une hypersurface non-caractéristique fixée. La motivation est ici l'étude de la propagation d'ondes linéaires en présence d'une interface fixée, joignant par exemple deux fluides compressibles associés à des lois d'état différentes. L'approche choisie est une approche à viscosité évanescente. Nous montrons, dans différents cadres, que cette approche permet de sélectionner une unique solution à petite viscosité au problème. On verra en particulier que la nature de l'interface joue un rôle prépondérant.

Thursday 24th January 2008 at 14h Zakaria Belhachmi (Université de Metz),
Adaptativité et méthode de domaine fictif pour le problème de Signorini en élasticité linéairisée, et applications.

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Dans cet exposé, on considère la résolution numérique de problèmes de contact unilatéral de type Signorini en élasticité linéarisée par des méthodes des éléments finis. En discutant de modélisations de problèmes de contact complexes issues d'applications non académiques, on montre la nécessité d'introduire de nouveaux outils de discrétisation dans le domaine de la mécanique de contact. A cet effet, on propose une méthode de domaine fictif comme nouveau cadre de résolution de tels problèmes dans des domaines géométriques complexes et/ou en mouvement. Cette nouvelle méthode de discrétisation permet, en plus de la gestion de zones de contacts qui varient, d'utiliser des stratégies adaptatives efficaces (optimales) de résolution qui sont nécessaires pour ces problèmes souvent complexes et aux coûts de résolution élevés. On présente des résultats de simulations numériques en accord avec les estimations théoriques et qui montrent l'intérêt de cette approche (méthode de domaine ficitf et adaptativité) pour résoudre ces problèmes difficiles.

Friday 25th January 2008 at 10h30 Denis Serre (UMPA, ENS Lyon),
Sur les systèmes avec dissipation partielle.

Tuesday 29th January 2008 at 10h30 Marie Hélène Vignal (Université Paul Sabatier de Toulouse),
Schéma préservant l'asymptotique quasi-neutre et problème de couche limite pour le système d'Euler Poisson

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Je m'intéresse au modèle d'Euler-Poisson pour modéliser un plasma contenant à la fois des régions quasi-neutres et non quasi-neutres. Les discrétisations explicites classiques de ce système souffrent de contraintes numériques très sévères. Elles sont reliées à deux quantités bien connues en physique des plasmas qui sont la longueur de Debye et la période plasma. Ces discrétisations doivent résoudre ces deux échelles afin d'etre stables et consistantes. Or, dans les régions quasi-neutres la longueur de Debye et la période plasma sont très petites. Les couts calculs sont tels qu'il n'est pas possible de réaliser des simulations réalistes en dimensions deux ou trois. Je présenterai un schéma préservant l'asymptotique quasi-neutre, c'est à dire ne nécessitant pas la résolution des petites échelles pour assurer la stabilité et permettant de récupérer une discrétisation du régime quasi-neutre dans la limite quasi-neutre. De plus, une propriété importante de ce schéma est que, pour un pas de temps et un pas d'espace donnés, son cout calcul est le meme que les schémas explicites précédemment cités. Enfin, je terminerai mon exposé, par la description d'un problème de couche limite apparaissant dans la limite quasi-neutre lorsque les conditions aux limites ne sont pas bien préparées au régime quasi-neutre. Cette couche limite doit etre résolue afin d'assurer la stabilité des discrétisations. Je montrerai qu'en introduisant un développement formel de cette couche limite, on peut déterminer des données aux limites bien préparées permettant de s'affranchir de la résolution de la couche limite.

Friday 1st February 2008 at 14h Philippe Briand (IRMAR Université de Rennes),
Équations différentielles stochastiques rétrogrades quadratiques : résultats récents et problèmes ouverts

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Je présenterai dans cet exposé les résultats obtenus récemment en collaboration avec Ying Hu sur les Équations Différentielles Stochastiques Rétrogrades quadratiques à coefficients non bornés. Si les résultats d'existence pour ce type d'équations sont satisfaisants, nous verrons que l'étude de l'unicité s'avère plus délicate et nécessite des hypothèses plus contraignantes. Il est néanmoins possible d'obtenir des résultats suffisamment précis pour obtenir, dans ce contexte, la formule de Feynman-Kac qui donne une représentation probabiliste de la solution d'une EDP non-linéaire quadratique dans le gradient de la solution. Je préciserai également les problèmes qui demeurent sans réponse pour ce type d'équations du point de vue de l'unicité comme du point de vue de l'approximation.

Friday 8th February 2008 at 14h Emmanuel Creusé (Laboratoire de Mathématiques et Applications de Valenciennes),
Quelques contributions en mécanique des fluides numérique pour la simulation et le contrôle actif d'écoulements visqueux incompressibles

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Aujourd'hui, la compréhension et le contrôle de phénomènes complexes issus de la dynamique des fluides nécessitent le développement et l'utilisation d'outils de simulation numérique spécifiquement conçus et adaptés au contexte applicatif. Ceci permet de garantir la fiabilité et la pertinence des résultats obtenus, et constitue donc un enjeu majeur pour une multitude d'applications, notamment industrielles ou environnementales. Dans cet exposé, nous présentons la mise au point d'un schéma numérique hybride volumes finis / éléments finis basé sur un splitting en temps, pour la résolution des équations de Navier-Stokes incompressibles à densité variable. On montre en particulier que ce schéma permet de simuler des phénomènes instables de type Rayleigh-Taylor, en alliant précision et robustesse. Puis nous simulons l'écoulement d'un fluide visqueux incompressible en régime transitoire au dessus d'une marche descendante par une méthode vortex pour l'étude des zones rotationnelles. Une stratégie de contrôle actif est alors développée, permettant d'affiner la compréhension du processus de déclenchement tourbillonnaire et de le contrôler.

Friday 15th February 2008 at 14h Mihai Bostan (Université de Franche-Comté),
Régimes périodiques pour les équations d'Hamilton-Jacobi et applications

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On se propose d'étudier les régimes périodiques des équations d'Hamilton-Jacobi du premier ordre avec un terme source périodique en temps. L'idée consiste à se ramener au problème stationnaire associé à l'hamiltonien effectif, moyenné en temps, plus simple à étudier. Notre analyse reposera sur la notion de constante ergodique cf. Lions, Papanicolaou, Varadhan. Un autre problème abordé sera celui du comportement en temps long. On montre la convergence vers des solutions périodiques ou fronts périodiques en temps. Ces outils permettent d'étudier le comportement en temps long de certains modèles de dynamique des populations.

Friday 15th February 2008 at 15h30 Franck Pastor (Laboratoire CESAME, Louvain-La-Neuve, Belgique),
Résolution par des méthodes de point intérieur de problèmes de programmation convexe posés par l'analyse limite

Friday 14th March 2008 at 14h Alberto Farina (Université de Picardie),
Autout de la classification des solutions des équations de Lane-Emden-Fowler

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Dans cette exposé nous étudions les solutions, éventuellement non-bornées et de signe quelconque, des équations de Lane-Emden-Fowler dans des domaines non-bornés. Nous démontrons divers théorèmes de classification ainsi que des résultats de type Liouville. Notre analyse indique l'existence d'un nouvel exposant critique. Ce nouvel exposant critique est plus grand que l'exposant critique classique et il dépend de la dimension ainsi que de la géometrie du domaine considéré.

Friday 21st March 2008 at 09h GDR MOAD (GDR MOAD),
A préciser

Friday 28th March 2008 at 14h Sylvie Monniaux (Université Paul Cézanne de Marseille),
Équations de Navier-Stokes dans des domaines non réguliers

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Le travail présenté est une collaboration avec Marius Mitrea, professeur à University of Missouri, Columbia. On s’intéresse aux équations de Navier-Stokes non compressibles pour des conditions au bord de Dirichlet dans des domaines bornés en dimension 3, sans imposer a priori de régularité au bord. La première difficulté est de donner un sens aux équations dans un tel cadre. On montre ensuite l’existence locale de solutions régulières à la Kato pour des données initiales dans un espace critique. Dans le cas où le domaine est àbord lipschitzien, les solutions obtenues ont la meme régularité que dans le cas de domaines réguliers. La preuve repose sur la caractérisation du domaine de l’opérateur de Stokes, ou plutot de ses puissances fractionnaires. http://junon.u-3mrs.fr/monniaux/chambery08.pdf

Friday 4th April 2008 at 14h Jérome Monnier (LJK Grenoble),
Modélisations directes et inverses d'écoulements surfaces libres en hydraulique fluviale, microfluidique et glaciologie.

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On présente un ensemble d'études traitant de la modélisation numérique d'écoulements à surface libre. Les équations considérées peuvent être des équations de Navier-Stokes surface libre (résolues par des schémas éléments finis en formulation ALE - caractéristiques) ou encore leurs dérivées asymptotiques type ``shallow'' (non visqueux, schémas volumes finis). La première partie traite de la modélisation des plaines d'inondations et porte tout particulièrement sur les aspects inverses tels que la calibration des modèles, leur couplage faible simultané, l'identification de paramètres et l'assimilation de données. Ces approches sont basées sur les méthodes de contrôle optimal et des équations adjointes. La seconde partie traite d'une modélisation de la dynamique de la ligne triple en microfluidique (modèle de Shikhmurzaev). On y présente aussi bien des aspects analyse mathématique qu'élaboration d'algorithmes et illustration avec l'étalement d'une gouttelette sur un substrat solide. La troisième partie, dont les travaux viennent seulement de commencer, traite d'écoulements glaciaires multi-échelles. On y retrouve alors un ensemble d'ingrédients mathématiques, numériques et logiciels abordés dans les deux applications précédentes.

Tuesday 22nd April 2008 at 11h Marc Dambrine (Laboratoire de Mathématiques Appliquées de Compiègne),
Perturbations singulières du bord d'un domaine : application en rupture de structures mécaniques.

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Le vitrier ou le carreleur exploite un phénomène que nous nous proposons d'analyser : une petite incision dans un matériau cassant permet de générer des concentrations de contraintes localisées. En termes mathématiques, nous considèrerons une perturbation singulière de la géométrie d'un domaine et présenterons l'analyse asymptotique de la solution de l'équation de Laplace dans ce domaine perturbé. Nous montrerons comment utiliser cette analyse pour le calcul numérique et le cas de plusieurs perturbations. Ces travaux sont réalisés dans le cadre de l'ANR Macadam.

Thursday 24th April 2008 at 11h Denys Dutyk (ENS Cachan),
A two-fluid model for violent aerated flows

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The purpose of this communication is to discuss the simulation of a free surface compressible flow between two fluids, typically air and water. We use a two fluid model with the same velocity, pressure and temperature for both phases. In such a model, the free surface becomes a thin three dimensional zone. The present model has at least three advantages: (i) the free-surface treatment is completely implicit; (ii) it can naturally handle wave breaking and other topological changes in the flow; (iii) one can easily vary the Equation of States (EOS) of each fluid (in principle, one can even consider tabulated EOS). Moreover, our model is unconditionally hyperbolic for reasonable EOS. First, we present the physical context of our study. Then, we introduce the governing equations and we give some rationales on the limit of this model to the classical free surface model. Finally, we present our numerical method based on a flux scheme which is, in particular, constructed to model accurately impacts of waves on walls. Since our code is designed for unstructured meshes, it can easily treat complex geometries (for example, liquified natural gas carrier tank). This communication will conclude with the presentation of different simulation results on the sloshing of a liquid in a closed container.

Friday 25th April 2008 at 14h Noureddine Igbida (LAMFA, Faculté de Mathématiques et d'Informatique d'Amiens),
Sur le problème d'évolution associé à l'équation de Monge-Kantorovich

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Dans cette exposé nous étudions le problème d'évolution associé à l'équation de Monge-Kantorovich pour le transport optimale de masse. Il est aussi appelé le modèle de Prigozhin pour le tas de sable. Nous démontrons les résultats d'existence et d'unicité de solution dans le cas où les données sont des mesures et nous montrons comment appliquer des méthodes de dualités pour la résolution numérique. Enfin nous présentons quelques résultats de simulations numérique.

Tuesday 13th May 2008 at 10h Julien Salomon (Ceremade Dauphine),
Controle optimal de l'équation de Fokker-Planck et mouvement de foule

Tuesday 13th May 2008 at 10h30 Julie Delon (LTCI Télécom Paris),
Des descripteurs locaux aux objets, approches a contrario pour la mise en correspondance d'images.

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La représentation des images par des descripteurs géométriques locaux s'est imposée dans nombre d'applications comme la détection d'objets, l'identification de scène, la reconstruction 3D, la création de panorama, etc. Ces descripteurs sont généralement construits autour de points d'intérêt, par exemple sous la forme d'histogrammes locaux d'orientation du gradient de l'image (cas des descripteurs SIFT proposés par D. Lowe), ce qui leur permet d'être invariants ou robustes à de nombreuses transformations et altérations de l'image. Dans cet exposé, on s'intéresse à l'appariement de tels descripteurs. Pour chaque descripteur d'un ensemble de requêtes, on souhaite décider s'il ressemble ou non à certains descripteurs d'une base de données. Dans la littérature, cette étape se résume souvent au choix d'un seuil sur la distance euclidienne au plus proche voisin. La procédure de mise en correspondance que nous proposons utilise d'une part une distance de transport entre descripteurs et d'autre part une approche a contrario qui permet de valider ou pas les mises en correspondance. Cette approche fournit des seuils de validation qui s'adaptent automatiquement à la complexité de chaque descripteur requête et à la diversité de la base de données. Elle permet à la fois de détecter plusieurs occurences d'une même requête et de gérer correctement les cas où aucune de ces requêtes n'est présente dans la base de données. Aux appariements ainsi validés correspondent des transformations dans le plan des images. La détection de groupes spatialement cohérents dans l'espace de ces transformations permet in fine de reconnaître des ``formes globales'' entre les images considérées.

Friday 13th June 2008 at 14h I. Coulibaly (Callataÿ & Wouters, Bruxelles),
Une approche quasi-Monte Carlo de simulation des probabilités de ruine

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Les probabilités de ruine dans le modèle classique de la théorie du risque pour une compagnie d'assurance sont représentées par la formule de Pollaczek-Khintchine. Cette représentation a la forme d'une série de convolutions. L'approche consiste à faire une troncature de la série et à approcher les convolées par une quadrature de type quasi-Monte Carlo ou de type Monte Carlo.

Tuesday 17th June 2008 at 10h Guillaume Carlier (Université Paris Dauphine),
Sélection et approximation d'ensembles de Cheeger

Tuesday 24th June 2008 at 14h Stéphane Junca (Université de Nice),
Asymptotic expansions of vibrations with unilateral contact

Friday 27th June 2008 at 13h30 Ali Tarhini (Université de Savoie),
Analyse numérique des méthodes quasi-Monte Carlo appliquées aux modèles d'agglomération

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Les méthodes de Monte-Carlo sont des méthodes statistiques basées sur l'utilisation de nombres aléatoires dans des expériences répétées. Les méthodes quasi-Monte Carlo sont des versions déterministes des méthodes de Monte-Carlo. Les suites aléatoires sont remplacées par des suites à faible discrépance. Ces suites ont une meilleure répartition uniforme dans le cube unité. Nous nous intéressons essentiellement à la discrépance (qui est une mesure de la déviation d'une suite par rapport à la distribution uniforme) et à une classe particulière de suites. Dans cette thèse, nous développons et analysons des méthodes particulaires Monte Carlo et quasi-Monte Carlo pour les phénomènes d'agglomération, en particulier pour la simulation numérique des équations suivantes : l'équation de Smoluchowski continue, l'équation de coagulation-fragmentation continue et l'équation générale de la dynamique des aérosols. Ces méthodes particulaires comportent les étapes suivantes : initialisation, discrétisation en temps (schéma d'Euler explicite), approximation de la densité de masse par un nombre fini de mesures de Dirac et quadrature d'intégration quasi-Monte Carlo utilisant des réseaux. Une étape supplémentaire de renumérotage (ou tri) des particules par masse croissante à chaque pas de temps est nécessaire pour assurer la convergence du schéma numérique. Ensuite, nous démontrons un résultat de convergence du schéma numérique pour l'équation de coagulation-fragmentation, quand le nombre des particules numériques tend vers l'infini. Tous nos tests numériques montrent que les solutions numériques calculées par ces nouveaux algorithmes convergent vers les solutions exactes et fournissent des meilleurs résultats que ceux obtenus par les méthodes de Monte Carlo correspondantes.

Friday 4th July 2008 at 11h Denys Dutykh (Université de Savoie),
Simulation numérique dans l'hydrodynamique côtière. Présentation du code VOLNA

Abstract: (Hide abstracts)
Dans cet exposé nous allons faire une présentation de notre code d'hydrodynamique côtière VOLNA. Tout d'abord, nous commençons par le contexte physique de cette étude qui tourne autour des tsunamis, de la simulation numérique du run-up et du couplage avec des modèles phase moyennée. Ensuite, nous passerons par une brève présentation des méthodes numériques mises en oeuvre dans notre code. Notamment, nous utilisons un schéma volumes finis d'ordre deux avec un maillage triangulaire non structuré. La complexité géométrique de la ligne côtière justifie l'utilisation de ce type de maillages. Ce schéma a été initialement développé dans le cadre des écoulements diphasiques. Mathématiquement nous résolvons pour l'instant les équations de Saint-Venant et nous travaillons actuellement sur une extension au système de Boussinesq. Finalement, nous montrerons quelques cas-tests assez réalistes pour faire preuve des perfomances du code.

Thursday 24th July 2008 at 14h Jean de Dieu Zabsonré (Université de Savoie, Université de Ouagadougou),
Modèles visqueux en sédimentation et stratification : obtention formelle, stabilité théorique et schémas volumes finis bien équilibrés

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Nous présentons dans ce document des modèles d'écoulements bicouches. Il s'agit de modèles d'écoulement en eaux peu profondes et de modèles de transport de sédiments. Nous dérivons dans un premier temps des modèles de Saint-Venant visqueux, bicouches et bidimensionnels en supposant que l'écoulement est composé de deux fluides immiscibles (cas du détroit de Gibraltar). Nous donnons quelques résultats numériques sur les modèles visqueux dérivés. On étend alors les résultats d'existence de solutions obtenus dans le cas monocouche au cas bicouches. Dans cette analyse, la difficulté provient des termes de frottement au vu des multiplicateurs utilisés dans les estimations d'entropies. Nous proposons ensuite de nouveaux modèles de transport de sédiments énergétiquement consistants pour lesquels nous obtenons des résultats théoriques de stabilité. Enfin, nous développons une nouvelle version flux limiteur de schéma numérique volumes finis, bien équilibré, en combinant un schéma de type Roe et de Lax-Wendroff, tous deux étant construits en tenant compte de la variation tangentielle des quantités. Ce schéma numérique est utilisé pour simuler le transport de sédiment.

Friday 5th September 2008 at 14h Alexandre Munnier (Université de Nancy),
Nager dans un fluide parfait

Friday 26th September 2008 at 15h Tony Lelièvre (Cermics, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées),
Calcul d'énergie libre en dynamique moléculaire.

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Un des objectifs en dynamique moléculaire est d'échantillonner des mesures de Boltzmann-Gibbs en grande dimension, pour calculer par moyenne statistique dans l'ensemble NVT des quantités macroscopiques (constantes de réactions chimiques, constantes de diffusion, etc...). Les méthodes numériques sont typiquement basées sur des limites ergodiques pour des processus de Markov solutions d'équations différentielles stochastiques. La difficulté provient de l'existence de puits de potentiel qui piègent les particules et ralentissent la convergence des méthodes trop naives. Nous présenterons une classe de méthodes adaptatives qui permettent d'explorer plus rapidement l'espace des configurations, en modifiant au cours du temps le potentiel vu par les particules (processus de Markov non-homogène et non-linéaire). Ces méthodes permettent d'obtenir en temps long des quantités importantes en pratique (loi d'une marginale associée à une variable lente du système). Nous proposerons une preuve de convergence de ces méthodes, basée sur des techniques d'entropie.

Friday 26th September 2008 at 16h Tony Lelièvre (Cermics, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées)),
Modèles multi-échelles pour les fluides complexes.

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Nous présenterons des modèles multi-échelles pour les fluides non- newtoniens, basés sur un couplage entre les équations de conservation macroscopiques, et des équations cinétiques pour décrire l'évolution des microstructures à l'échelle microscopique. Nous nous intéresserons en particulier aux fluides polymériques. Dans ce cas, les microstructures sont de longues chaînes carbonées, approximées (dans le modèle le plus simple) par deux billes reliées par un ressort (modèle des haltères). Une équation différentielle stochastique (EDS) régit l'évolution du vecteur ``bout-à-bout'' joignant une des billes à l'autre. La contribution des polymères au tenseur des contraintes s'obtient (en chaque point) comme une moyenne sur la conformation des polymères. Le système complet couple donc une équation aux dérivées partielles (EDP) pour l'évolution de la vitesse et de la pression, à des EDSs posées en chaque point du fluide. De nombreuses questions mathématiques et numériques se posent pour de tels systèmes : caractère bien posé, comportement en temps, convergence de méthodes de discrétisations couplant méthodes de Monte Carlo et méthode des éléments finis, etc... Nous donnerons une revue des résultats les plus récents.

Friday 3rd October 2008 at 14h Eric Bonnetier (LJK - Grenoble),
Echoscan : tomographie d'impédance par perturbation élastique

Abstract: (Hide abstracts)
La tomographie d’impédance électrique est une technique très utilisée en imagerie médicale, car c’est un outil de diagnostic peu onéreux, portable, qui permet de suivre en temps réel l’évolution fonctionnelle de tissus biologiques. Cependant, la résolution spatiale des images obtenues n’est pas très fine : c’est une conséquence du caractère mal posé des problèmes inverses. L’amélioration de la reconstruction requiert la prise en compte d’information supplémentaire sur la constitution du milieu à imager. Dans cet esprit, de nombreux travaux récents se sont intéressés au problème de la détection d’inhomogénéités de petite taille plongées dans un milieu de référence aux propriétés connues. Des méthodes de reconstruction stables et efficaces ont été proposées dans ce contexte. Dans le cas d’un milieu quelconque, notre idée est de perturber les mesures électriques en créant des inhomogénéités de petite taille, à l’aide d’ondes ultrasonores focalisées à l’intèrieur du milieu. En supposant que le changement de la conductivité du à la perturbation est proportionnel à la valeur locale de la conductivité, nous montrons que la résolution du problème inverse de détermination de la conductivité se ramène à la résolution d’une EDP non-linéaire. Nous présentons des résultats numériques de reconstruction par cette technique.

Friday 10th October 2008 at 15h Denys Dutykh (LAMA, Université de Savoie),
Mathematical modelling of tsunami generation

Abstract: (Hide abstracts)
The main purpose of the tsunami generation modelling is to provide an initial condition for various long wave propagation numerical codes. This research topic is substantially underexplored since it is situated on the cross-section of several disciplines such as seismology, hydrodynamics and geophysics. We will begin this presentation by describing classical techniques and mathematical tools currently used to construct the initial condition. Then, we will discuss some shortcomings of traditional approaches. To overcome them, state of the art methods will be introduced. Finally, very recent results on the mud layer influence will be presented.

Tuesday 14th October 2008 at 10h30 Matthieu Hillairet (Université de Toulouse),
Calcul de la portance d'un solide au voisinage du sol

Abstract: (Hide abstracts)
Dans divers domaines d'application on cherche à calculer la force verticale exercée par un fluide sur un solide se translatant parallèlement au sol. Les enjeux sont à la fois théoriques et numériques. Sur le plan théorique, il s'agit de résoudre les équations de Navier Stokes stationnaires dans un domaine non borné avec conditions aux bords sur le solide. Sur le plan numérique, on cherche des conditions aux bords pour les calculs qui sont effectués sur des domaines bornés. Je présenterai différentes attaques de ces problèmes à l'aide de méthodes variationnelles et de méthodes constructives basées sur la transformation de Fourier.

Friday 7th November 2008 at 15h15 Claire Bost (LJK Grenoble),
Méthodes Level-Set et pénalisation pour le calcul d'interactions fluide-structure

Abstract: (Hide abstracts)
Nous nous intéresserons à deux problèmes de couplage fluide-structure mettant en jeu un fluide visqueux incompressible avec soit une membrane élastique, soit un solide rigide. Nous aborderons d'abord la question de la stabilité numérique pour le premier modèle, dans le cas d'une formulation Frontière Immergée + Level-Set. La mise en place de schémas implicites pour ce type de modèles étant très coûteuse, nous essayerons plutôt de comprendre quelles sont les causes de l'instabilité numérique pour des couplages explicites ou semi-implicites. Dans le cas du couplage fluide-solide rigide, nous présenterons une méthode de pénalisation, dans laquelle la vitesse rigide est calculée par projection, et pour laquelle un traitement implicite naturel du terme de pénalisation permet de satisfaire la contrainte de rigidité avec précision dans le solide.

Friday 14th November 2008 at 14h JERA (Rhone Alpes),
JERA

Friday 21st November 2008 at 14h Géométrie discrète (Université de Savoie),
Groupe de travail

Friday 28th November 2008 at 14h Bérénice Grec (INSA Lyon),
Fluides complexes en film mince

Abstract: (Hide abstracts)
Dans cet exposé, nous abordons différentes problématiques pour des fluides complexes dans des écoulements de faible épaisseur. Dans un premier temps, nous nous intéressons à des écoulements de fluides non-newtoniens décrits par la loi d'Oldroyd-B, qui prend en compte les effets élastiques. Dans le cas où l'épaisseur du domaine tend vers zéro, on trouve heuristiquement une équation limite pour le système Navier-Stokes/Oldroyd. Nous montrons la convergence rigoureuse du système vers l'équation limite, et donnons quelques résultats de régularité sur le système limite. Dans un deuxième temps, nous regardons des écoulements diphasiques en film mince. L'aspect diphasique est pris en compte par un modèle dit ''à interface diffuse'', le modèle de Cahn-Hilliard. Là aussi, un système limite est obtenu heuristiquement. Celui-ci est un système couplé entre une équation de Reynolds modifiée et une équation de Cahn-Hilliard. Nous nous consacrons à l'étude théorique de ce système, et nous exposons quelques résultats numériques.

Friday 5th December 2008 at 15h15 Roberto Santoprete (L'Oréal Recherche Avancée),
Propriétés biomécaniques de la peau humaine: de la mesure au modèle

Abstract: (Hide abstracts)
La peau est un milieu complexe qui peut être décrit, en première approximation, comme une fine structure multicouche. Dans l'exposé, je donnerai tout d'abord un aperçu des principaux tests expérimentaux qui sont couramment utilisés pour mesurer les propriétés mécaniques de la peau. Dans un deuxième temps, je discuterai certaines techniques non invasives utilisées aujourd'hui pour caractériser les détails anatomiques de la peau. Dans un troisième temps, j'illustrerai les modèles plus largement utilisés pour décrire la mécanique de la peau, avec un focus spécial sur les approches couplant simulation et expérience pour la caractérisation des propriétés biomécaniques des différentes couches dermiques. Exemples de la littératures et développement récents au sein des nos laboratoires seront discutés. La conclusion de l'exposé permet d'ouvrir des portes vers des domaines encore peu explorés: la modélisation multi-échelle et la mécanobiologie de la peau.

Friday 12th December 2008 at 14h Elie Bretin (LJK Grenoble),
Approximation de mouvements par courbure moyenne par champ de phase

Abstract: (Hide abstracts)
Cet exposé traite de l'utilisation du champ de phase comme méthode d'approximation de mouvements géométriques d'interfaces. Je commencerai par introduire ces méthodes dans le cadre du mouvement par courbure moyenne, où l'interface évolue de façon à minimiser le périmètre. Je m'intéresserai ensuite à la question de la conservation du volume, en présentant une méthode améliorant les résultats obtenus par les stratégies classiques. Puis je traiterai le cas du mouvement par courbure moyenne anisotrope, où l'interface évolue cette fois de façon à minimiser une énergie. Les stratégies actuelles conduisent à un opérateur non linéaire d'ordre deux difficile à traiter numériquement. Je présenterai une variante qui consiste à utiliser une approximation linéaire de cet opérateur dans la base de Fourier. Je terminerai l'exposé par une introduction aux curvelets, une base d'analyse multirésolution nouvelle génération introduite par Candes et Donoho dans les années 2000, et qui pourrait être une alternative à la base de Fourier dans le traitement d'anisotropies localisées.

Friday 19th December 2008 at 14h Yannick Privat (Laboratoire de Mathématiques d'Orléans (MAPMO ) et de Grenoble (LJK)),
La forme optimale d'un tuyau.

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Dans cet exposé, nous nous intéressons à la forme optimale d'un tuyau (l'entrée et la sortie sont deux disques identiques fixés, et le volume est donné). On considère un fluide incompressible, régi par les équations de Navier-Stokes, avec des conditions au bord classiques sur la frontière du domaine (profil de vitesse imposé à l'entrée, conditions de non glissement sur la paroi latérale et une condition de pression en sortie). Nous sommes intéressés par le problème consistant à trouver la forme minimisant l'énergie ``dissipée'' par le fluide. En particulier, nous considérerons les questions suivantes : - Ce problème d'optimisation a-t-il une solution dans une classe raisonnable ? - Peut-on mettre en évidence des propriétés de symétrie pour l'optimum ? - Le cylindre est-il solution d'un tel problème ? Nous montrons que ça n'est pas le cas. Numériquement, nous exhibons des formes meilleures que le cylindre. Nous élargissons ces résultats au cas de l'arbre bronchique et tentons de retrouver numériquement sa forme en minimisant par rapport au domaine l'énergie dissipée par le fluide dans un arbre dichotomique, en 2D et 3D.

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