Dissertations / Theses: 'Grossissement dynamique du maillage'

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Coorevits, Patrice. "Maillage adaptatif anisotrope : application aux problèmes de dynamique." Cachan, Ecole normale supérieure, 1993. http://www.theses.fr/1993DENS0002.

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Dashtbeshbadounak, Narges. "Changement d'échelle de déplacements de fronts en milieux hétérogènes et application à l'EOR." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS084.

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Abstract:

Construire un modèle numérique robuste pour les écoulements multiphasiques dans les milieux poreux tout en atteignant une approximation satisfaisante de la solution exacte est difficile en raison de l'hétérogénéité du milieu à plusieurs échelles, du couplage et de la non-linéarité des équations mises en jeu, et enfin de la nécessité de capturer toutes ces échelles dans un modèle numérique macroscopique d'une manière numériquement efficace. Une approche séquentielle pour accélérer la modélisation des ces écoulements non miscibles dans les milieux hétérogènes a été développée en utilisant des méthode de Galerkin discontinues et un grossissement dynamique du maillage. Cette approche, en utilisant un critère rapidement évalué, implique une décomposition du domaine dynamique et différentes stratégies de solution appliquées suivant les régions d'écoulement établies. Un maillage haute résolution et des méthodes d'ordre bas sont utilisées dans les régions d'écoulement proches de la discontinuité de saturation tandis qu'une méthode de Galerkin discontinue et une grille basse résolution sont utilisées dans les régions monophasiques. Une technique rapide pour estimer la position du front de saturation et identifier les zones d'écoulement qui nécessitent un maillage fin est présentée. L'efficacité de cette approche est démontrée au travers de cas tests et comparée avec des méthodes standard
Numerical modelling is a widely used tool in applied geoscience for quantifying flow in porous media, that is necessary to predict performance and optimize prospect exploitation at minimal environmental risk and cost. Reaching a satisfactory approximation of the exact solution and a robust numerical model of multiphase flows is particularly challenging because of the heterogeneity of the porous medium across a wide range of length scales, the coupling and nonlinearity of the driving equations, and the necessity of capturing all scales in the macroscale numerical model in a computationally efficient way. We have developed a sequential approach to accelerate immiscible multiphase flow modelling in heterogeneous porous media using discontinuous Galerkin methods and dynamic mesh coarsening. This approach involves dynamic domain decomposition and different solution strategies in the different flow regions, using a criterion that can be fastly evaluated. We use high-resolution grids and low order methods in regions near the saturation discontinuity and a discontinuous Galerkin method along with low-resolution grids in single-phase flow regions of the domain. We present a fast technique to estimate the position of the saturation front and identify the flow zones that need high-resolution gridding and eventually, we demonstrate the accuracy of our approach through test cases from the second SPE10 model by comparing our results with fine-scale simulations

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Yahiaoui, Brahim. "Maillage dynamique tridimensionnel pour la simulation de l'écoulement dans un bassin sédimentaire." Thesis, Troyes, 2013. http://www.theses.fr/2013TROY0034/document.

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Abstract:

Afin de cibler une meilleure rentabilité des gisements d'hydrocarbures, la simulation numérique présente un intérêt grandissant dans le secteur pétrolier. Dans ce contexte, deux principaux types d'applications sont distingués : l'ingénierie du réservoir, où les modèles géologiques sont définis comme statiques et l'exploration des gisements par la simulation de la formation des hydrocarbures. Cette dernière application nécessite des modèles de bassins dynamiques. Pour ce type de simulation, la modélisation mathématique et numérique a connu une avancée importante durant les dernières années. En revanche, la construction de maillages indispensables pour les simulations reste une tâche lourde dans le cas de géométries complexes et dynamiques. La difficulté se traduit par la particularité du domaine à mailler, qui est dictée par la mécanique des milieux granulaires, c'est-à-dire des milieux quasi-incompressibles et hétérogènes. De plus, les données sismiques sont des surfaces non-implicites modélisant des blocs volumiques. Dans ce cadre, nous nous intéressons à la génération de maillages lagrangiens hexa-dominants des bassins à géométrie complexe. Le maillage souhaité doit contenir une couche de mailles principalement hexaédriques entre deux horizons et respecter les surfaces failles traversant ces horizons. Une méthodologie originale basée sur la construction d’un espace déplié est proposée. Le maillage souhaité est alors traduit par une grille 3D contrainte dans cet espace. Plusieurs techniques d’optimisation de maillages sont aussi proposées
To target more profitable oil and gas deposits, the numerical simulation is of growing interest in the oil sector. In this context, two main types of applications are distinguished: reservoir engineering where geological models are defined as static and exploration for the simulation of hydrocarbons formation. The latter application requires dynamic basins models. For this type of simulation, mathematical and numerical modeling has been an important advance in recent years. However, the construction of meshes needed for the simulations is a difficult task in the case of complex and dynamic geometries. The difficulty is reflected by the characteristic of the domain to mesh, which is defined from the mechanics of granular media which are almost incompressible and heterogeneous environments. In addition, the seismic data represent non-implicit surfaces modeling volume blocks. In this context, we focus on Lagrangian hex-dominant mesh generation of basins with complex geometry. The desired mesh must contain a layer of almost hexahedral meshes between two horizons and conform to fault surfaces through these horizons. A novel methodology based on the construction of an unfolded space is introduced. The desired mesh is then seen as a constrained 3D grid in this novel space. Several mesh optimization techniques are also proposed

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Colle, Anthony. "Méthodes numériques sans maillage pour la résolution de la fragmentation en dynamique rapide." Electronic Thesis or Diss., Toulouse, INSA, 2019. http://www.theses.fr/2019ISAT0052.

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Abstract:

Dans les domaines de l'Aéronautique, de la Défense et du Spatial, la fragmentation dynamique est un processus généré par des sollicitations extrêmes. Parmi les approches Lagrangiennes, classiquement utilisées pour la modélisation de tels évènements, nous nous intéressons ici à la méthode sans maillage SPH. Contrairement aux méthodes type Eléments Finis, la méthode SPH est construite sur un set de points d’interpolations dépourvus de connectivités la rendant naturellement adaptée au traitement de la rupture des matériaux. Cependant, les schémas SPH standards souffrent d’instabilités remettant en question leur précision et activant des mécanismes non physiques tels que la fragmentation numérique. Un nouveau schéma SPH robuste baptisé γ-SPH-ALE est donc proposé dans ces travaux. Il est développé dans un contexte ALE et inclut l’adaptation d’un schéma bas-Mach hérité des méthodes Volume Finis. Par le biais d’une analyse de stabilité non linéaire, des conditions de type CFL sont identifiées sur les paramètres du schéma. Ceci construit donc un cadre mathématique robuste assurant les propriétés de conservation, robustesse, stabilité et consistance du schéma. A notre connaissance, ce type d’analyse non linéaire n’a jusqu’à ce jour jamais été réalisé sur un schéma de type SPH-ALE. Enfin, l’implémentation du γ-SPH-ALE sur divers cas tests académiques de fragmentation démontre qu'il permet notamment de prévenir l’apparition d’oscillations parasites dans les ondes élastiques, ainsi que de résoudre les problèmes d’instabilité en tension, points durs des méthodes SPH standard. Mettant également à profit la parallélisation GPU, ces résultats sont obtenus en des temps de calculs réduits par rapport aux implémentations CPU classiques
In Aeronautics, Defense and Space, dynamic fragmentation is a process generated by extreme loadings. Among the Lagrangian approaches, classically used for the modeling of such events, we focus here on the meshless method called SPH. Unlike grid-based methods, SPH is built on a set of interpolation points disregarding any connectivity which makes it naturally well suited to handle material failure. However, standard SPH schemes suffer from instabilities questioning their accuracy and activating non-physical processes such as numerical fragmentation. A new robust SPH scheme called γ-SPH-ALE is then proposed in this work. It is built in an ALE context and includes a stabilizing low-Mach scheme inherited from Finite Volume methods. Through a nonlinear stability analysis, CFL conditions are identified on the scheme parameters. A strong mathematical background is then built ensuring the scheme conservativity, robustness, stability and consistency. To our knowledge, this type of nonlinear analysis has never been performed on a SPH-ALE scheme. Finally, the implementation of γ-SPH-ALE on various academic fragmentation test cases demonstrates particularly its capability to prevent spurious oscillations to appear in elastic waves, as well as to solve the so-called tensile instability, major issues of standard SPH methods. Also, taking advantage of GPU parallelization, these results are achieved in reduced computation times with respect to conventional CPU implementations

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Prat, Raphaël. "Équilibrage dynamique de charge sur supercalculateur exaflopique appliqué à la dynamique moléculaire." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0174/document.

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Abstract:

Dans le contexte de la dynamique moléculaire classique appliquée à la physique de la matière condensée, les chercheurs du CEA étudient des phénomènes physiques à une échelle atomique. Pour cela, il est primordial d'optimiser continuellement les codes de dynamique moléculaire sur les dernières architectures de supercalculateurs massivement parallèles pour permettre aux physiciens d'exploiter la puissance de calcul pour reproduire numériquement des phénomènes physiques toujours plus complexes. Cependant, les codes de simulations doivent être adaptés afin d'équilibrer la répartition de la charge de calcul entre les cœurs d'un supercalculateur.Pour ce faire, dans cette thèse nous proposons d'incorporer la méthode de raffinement de maillage adaptatif dans le code de dynamique moléculaire ExaSTAMP. L'objectif est principalement d'optimiser la boucle de calcul effectuant le calcul des interactions entre particules grâce à des structures de données multi-threading et vectorisables. La structure permet également de réduire l'empreinte mémoire de la simulation. La conception de l’AMR est guidée par le besoin d'équilibrage de charge et d'adaptabilité soulevé par des ensembles de particules se déplaçant très rapidement au cours du temps.Les résultats de cette thèse montrent que l'utilisation d'une structure AMR dans ExaSTAMP permet d'améliorer les performances de celui-ci. L'AMR permet notamment de multiplier par 1.31 la vitesse d'exécution de la simulation d'un choc violent entraînant un micro-jet d'étain de 1 milliard 249 millions d'atomes sur 256 KNLs. De plus, l'AMR permet de réaliser des simulations qui jusqu'à présent n'étaient pas concevables comme l'impact d'une nano-goutte d'étain sur une surface solide avec plus 500 millions d'atomes
In the context of classical molecular dynamics applied to condensed matter physics, CEA researchers are studying complex phenomena at the atomic scale. To do this, it is essential to continuously optimize the molecular dynamics codes of recent massively parallel supercomputers to enable physicists to exploit their capacity to numerically reproduce more and more complex physical phenomena. Nevertheless, simulation codes must be adapted to balance the load between the cores of supercomputers.To do this, in this thesis we propose to incorporate the Adaptive Mesh Refinement method into the ExaSTAMP molecular dynamics code. The main objective is to optimize the computation loop performing the calculation of particle interactions using multi-threaded and vectorizable data structures. The structure also reduces the memory footprint of the simulation. The design of the AMR is guided by the need for load balancing and adaptability raised by sets of particles moving dynamically over time.The results of this thesis show that using an AMR structure in ExaSTAMP improves its performance. In particular, the AMR makes it possible to execute 1.31 times faster than before the simulation of a violent shock causing a tin microjet of 1 billion 249 million atoms on 256 KNLs. In addition, simulations that were not conceivable so far can be carried out thanks to AMR, such as the impact of a tin nanodroplet on a solid surface with more than 500 million atoms

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Richter, Roland. "Schémas de capture de discontinuités en maillage non-structuré avec adaptation dynamique : applications aux écoulements de l'aérodynamique /." [S.l.] : [s.n.], 1993. http://library.epfl.ch/theses/?nr=1164.

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Billon, Laure. "Génération et adaptation de maillage volume-couche limite dynamique pour les écoulements turbulents autour de géométries complexes." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM077/document.

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Abstract:

La simulation numérique des écoulements turbulents en aérodynamique est très complexe. Elle consiste en l'étude de l'interaction entre un fluide et un profilimmergé. On observe à la surface du profil une zone de vitesse ralentie, nommée couche limite. L'étude fine de la couche limite est primordiale pour la résolution précise de l'écoulement. Elle nécessite de ce fait un maillage particulièrement fin et structuré. Nous proposons une procédure automatique permettant de générer un maillage adapté pour la résolution précise de la couche limite en accord avec la théorie et les caractéristiques physiques de l'écoulement. De plus, afin de décrire l'écoulement turbulent dans toute sa complexité à moindres coûts, nous proposons de combiner le maillage couche limite à une méthode d’adaptation de maillage dynamique.A cet effet, nous avons utilisé une version avancée de l'adaptation de maillagesur l'erreur a posteriori basée sur les arêtes et développé une méthode permettant à la fois de conserver la structure et le raffinement dans la couche limite mais également de décrire précisément les recirculations et le sillage. La nouvelle méthode d'adaptation volume-couche limite a été validée sur des cas2D et 3D à géométries complexes. Les résultats mettent en relief le potentiel decette approche et ouvre des perspectives intéressantes pour l'adaptation de maillage en mécanique des fluides
Numerical simulation of turbulent aerodynamics flows remains challenging. Such fluid-structure interaction problem involves generally a thin layer close to the wall where the fluid is slow down, called boundary layer. This latter requires a carefull study of the boundary layer since it is crucial regarding the accuracyof the complete flow computation. Therefore, a fine and structured mesh is needed close to the wall. In this work, we propose a novel automatic procedure to build a correct boundary layer mesh according to the theory and the flow parameters. Moreover, in order to describe exactly the behaviour of the flow on the whole domain, the boundary layer mesh is combined with a dynamic mesh adaptation method.It follows an advanced version of the edge based mesh adaptation method. Combined together, they ensure a fine and structured mesh in the boundarylayer while all the flow vortices are accurately resolved. This new method, called boundary-volume mesh adaptation, has been validated on several 2D and 3Dtest cases with complex geometries. Results emphasises the capacity ofthe approach and offer opportunities of improvement for numerical fluid mechanics mesh adaptation

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Frullone, Andrea. "Accélération adaptative de décomposition de domaine hétérogène en prévision du couplage de problèmes avec interface libre sur maillage fixe." Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10193.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'extension des techniques d'accélération des méthodes de Décomposition de Domaine de type Schwarz sur des problèmes non séparables et/ou hétérogènes avec des interfaces libres. L'interface libre est prise en compte par une technique à maillage fixe qui s'appuie sur une approche de type noeuds fantômes et frontières immergées. Pour traiter en parallèle des problèmes de nature hétérogène d'un coté et de l'autre de l'interface, nous avons étendu la méthode d'Aitken-Schwarz à des maillages Cartésiens non uniformes et opérateurs non séparables. Les deux contributions majeures pour parvenir à ce résultat sont: d'une part le développement d'une technique de Transformée Discrète Non Uniforme fondée sur la valeur de la fonction à approcher aux points du maillage non uniforme; d'autre part la construction adaptative de l'opérateur d'accélération de la méthode de Schwarz basée sur des estimations a posteriori de la convergence des modes de Fourier non uniformes
This work aims to extend acceleration techniques of the Schwarz Domain Decomposition Methods to nonseparable and/or heterogenous problems with free interfaces. The free surface is taken into account by means of a fixed grid technique which uses a Ghost Cell Immersed Boundary approach. To decouple the heterogenous problems from one side to the other of the interface, we extended the Aitken-Schwarz method to the case of Cartesian nonuniform meshes and nonseparable operators. Two major contributions help to get this result: from one side, the development of a Non Uniform Discrete Fourier Transform, based on the values of the function to be approximated at the nonuniform grid points; from the other side, the adaptive construction of the Schwarz acceleration operator, using some a posteriori estimates of the nonuniform Fourier mode convergence

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Rechia, Ahmed. "Résolution numérique des équations de Navier-Stokes en bidimensionnel incompressible : méthode d'Euler-Lagrange avec pénalité et maillage non structuré." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10095.

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Abstract:

On s'intéresse à la résolution numérique des équations de la mécanique des fluides pour un écoulement, incompressible, visqueux, isotherme, bidimensionnel. La discrétisation temporelle est effectuée en utilisant une formulation d'Euler-Lagrange est une discrétisation de type différences finies: méthode à deux demi-pas fractionnaires principaux. La discrétisation spatiale est de type éléments finis. Afin de pouvoir mailler aisément des configurations géométriques diverses, le domaine de calcul est subdivisé en éléments triangulaires à trois nœuds où la vitesse est linéaire et la pression constante, élément pouvant se raccorder avec des éléments quadrilatères où la vitesse est bilinéaire. Le maillage engendré est non structuré. Le système linéaire fournissant le «champ de pression, obtenu en écrivant que l'équation de continuité est satisfaite pour tout élément est, avec ce type de discrétisation spaciale, singulier. Deux principales méthodes permettant d'éviter cette singularité sont présentées: la méthode de pseudo-compressibilité et la méthode de pénalité. L'équation de continuité n'est plus exactement satisfaite. Le code de calcul réalisé, utilisant la méthode de pénalité, est opérationnel et a permis d'effectuer de nombreux essais fixant les limites d'utilisation de cette méthode

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Orti, Rachel. "Radiosité dynamique 2D et complexe de visibilité." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004958.

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Abstract:

La méthode de radiosité, méthode de simulation globale de l'éclairage, est très utilisée pour la visualisation de scènes d'intérieur statiques. Malgré les différentes améliorations apportées jusqu'à présent, son coût reste conditionné par le calcul des facteurs de forme qui modélisent l'interaction lumineuse entre deux surfaces. Ce calcul constitue l'étape la plus coûteuse de la méthode de radiosité, compte tenu des calculs de visibilité qu'il implique. D'autre part, il semble primordial d'utiliser un maillage qui suive les discontinuités (c'est à dire les limites d'ombre et de pénombre), pour obtenir une solution de radiosité de bonne qualité. Or cette méthode est très coûteuse car elle nécessite de nombreux calculs géométriques. De plus les méthodes proposées jusqu'à présent pour des environnements dits dynamiques (environnements où la géométrie, les propriétés des matériaux, etc., peuvent changer) effectuent toujours trop de recalculs. Le problème reste d'arriver à identifier précisément et efficacement quels facteurs de forme doivent vraiment être recalculés. Nous avons considéré le cas 2D qui permet une meilleure compréhension et une analyse plus approfondie, ne serait-ce que grâce à l'existence de solutions analytiques. Nous nous sommes intéressés au complexe de visibilité (introduit récemment en géométrie algorithmique) qui code les relations de visibilité entre les objets dans le plan. Nous présentons dans cette thèse son utilisation dans le cadre de la radiosité, pour les environnements statiques, puis pour les environnements dynamiques. Nous montrons que le complexe permet d'effectuer le calcul des facteurs de forme de manière efficace et analytique, et de construire le maillage de discontinuité de façon simple. De plus, seuls les facteurs de forme entre deux éléments mutuellement visibles de la scène sont calculés. Enfin, dans le cas dynamique, le complexe permet d'identifier et de mettre à jour uniquement les facteurs de forme strictement nécessaires lorsqu'un objet se déplace.

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Ghoudi, Tarek. "Analyse a posteriori et adaptation de maillage pour des problèmes d'écoulements souterrains et à surface libre." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCD059.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est d’analyser et de développer des outils numériques adaptatifs efficaces pour les problèmes d’écoulements souterrains et à surface libre, en proposant une nouvelle méthode d’adaptation basée sur les estimateurs d’erreur a posteriori.Dans la première partie, nous appréhendons le cadre mathématique en présentant une analyse détaillée sur l’existence et l’unicité ainsi que la convergence d’erreur dans les différentes normes pour les équations d’écoulement et de transport en milieux poreux.La deuxième partie est dédiée à une nouvelle stratégie d’adaptation de maillage qui consiste à coupler deux stratégies d’adaptation, à savoir la méthode Adapt et la stratégie Newest Vertex bisection (NVB). La première consiste à diviser un triangle en quatre-sous triangles, et la deuxième, consiste à le diviser en joignant le somment opposé à l’arête la plus longue par son milieu. La conformité de notre méthode émane de cette dernière méthode.La troisième partie est consacrée à la démarche empruntée pour valider notre nouvelle stratégie.Celle-ci s’appuie sur le schéma volumes finis "vertex centered", en considérant l’équation elliptique de second ordre à coefficients discontinus afin de prendre en compte les hétérogénéités du milieu. Des tests numériques viendront corroborer l’efficacité de notre méthode, ainsi que la convergence de l’erreur exacte et de l’estimateur, dont le rapport définit l’indice d’efficacité qui est proche de 1.Dans la quatrième partie, nous avons essayé d’optimiser cette stratégie d’adaptation, en concevant une stratégie multi-niveaux pour aboutir enfin à une nouvelle méthode numérique volumes finis-semi lagrangienne. Son principe est de résoudre le problème par une phase volume finis(phase correcteur) précédée d’une phase lagrangienne utilisant la méthode des caractéristiques(phase prédicteur). La phase volumes finis utilise comme flux numérique aux interfaces le vraiflux physique évalué en un état approché aux interfaces, obtenu dans la phase prédicteur par la méthode des caractéristiques. Elle fait également appel à des processus d’interpolation devant être judicieusement choisis
The main objective of this thesis is to analyze and develop effective adaptive numerical tools for the problems of underground and free-surface flow by suggesting a new adaptation method based on a posteriori error estimators.The first part sets the mathematical framework by providing a detailed analysis of the existence, the uniqueness, and the error convergence in different norms for flow equations and transportin porous media.The second part has been dedicated to a new strategy of mesh adaptation which consists of coupling two strategies ; namely (i) the method Adapt, in which a triangle is divided into four-sub-triangles ; and (ii) the strategy Newest Vertex bisection (NVB), in which a triangle isdivided by joining the middle of the longest edge to the opposite vertex. The conformity of our method emanates from the latter.The objective of the third part is to validate our new strategy. The finite volume scheme "vertex centered" has been then used in consideration of the second-order elliptic equation with discontinuous coefficients to take into account the heterogeneities. The effectiveness of themethod is proven and confirmed by numerical tests, as well as the convergence of the exact error and the estimator ; the ratio of which, when close to 1, defines the efficiency index.In the fourth part, the adaptation strategy has been optimized by designing a multi-level strategy which led to a new numerical method denominated finite volume-semi lagrangian. Its principle is to solve problems by a finite volume phase (corrector phase) preceded by a Lagrangian phase using the characteristics method (predictor phase). The former phase uses a numerical flow at the interfaces. The true physical flow is evaluated in an approximated state at these interfaces. It is obtained during the predictor phase by the characteristics method which is also based on judiciously chosen interpolation processes

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Roquet, Nicolas. "Résolution numérique d'écoulements à effets de seuil par éléments finis mixtes et adaptation de maillage." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10090.

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Abstract:

Ce travail decrit une methode numerique pour un probleme d'inequations variationnelles, avec une analyse de convergence suivie d'applications concretes. Les inequations sont issues de lois rheologiques decrivant deux effets de seuil ; un seuil en ecoulement et un seuil de glissement a la paroi. La methode doit determiner avec precision les frontieres de zones rigides et de zones de glissement. A cet effet, elle se compose d'un algorithme de lagrangien augmente, d'une discretisation par elements finis p k et d'un procede d'adaptation de maillage. En l'absence de glissement, nous demontrons que l'adaptation de maillage peut ameliorer l'erreur pour k 2. Dans le cas mono-dimensionnel, cette idee est illustree par le calcul explicite de l'erreur. Pour un cas bidimensionnel particulier, nous obtenons une estimation h o quasi-optimale pour k = 2, cette estimation est confirmee numeriquement. Un probleme d'ecoulement particulier est ensuite resolu numeriquement ; des valeurs critiques des deux seuils sont obtenues. L'ensemble montre l'efficacite de la methode sur un cas concret. Enfin, en l'absence de glissement, sur un probleme plus volumineux, avec une geometrie plus complexe induisant une singularite, nous obtenons des resultats numeriques precis montrant que la methode n'est pas limitee a des cas simples.

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Nguyen, Quang Long. "Adaptation dynamique de maillage pour les écoulements diphasiques en conduites pétrolières : Application à la simulation des phénomènes de terrain slugging et severe slugging." Paris 6, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01583888.

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Abstract:

Nous nous intéressons à la simulation des écoulements diphasiques en conduites pétrolières. Le transport diphasique est modélisé par un système de lois de conservation composé de trois EDPs et fermé par deux lois fortement non-linéaires. Pour pouvoir utiliser de grands pas de temps tout en garantissant la positivité du schéma numérique, nous proposons de combiner la méthode de relaxation avec la décomposition Lagrange-Projection. Le schéma semi-implicite résultant garantit la stabilité et la positivité du schéma sous une condition CFL basée sur la vitesse de transport. Le gain en temps CPU par rapport à un schéma Eulérien est de l'ordre 3. Pour accroître cette performance nous utilisons la méthode d'approximation par Multirésolution qui repose sur une analyse multi-échelle de la régularité locale de la solution. Ensuite, nous la couplons à une méthode de Pas de Temps Local. En effet, adapter localement le pas de temps à la taille de la cellule sous une condition CFL donnée permet de réduire le nombre d'appels aux lois de fermeture. Par conséquent, nous obtenons des gains en temps CPU significatifs pour des cas-tests réalistes

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Leonardi, Valentin. "Modélisation dynamique et suivi de tumeur dans le volume rénal." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4056/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la modélisation dynamique 3D du rein et le suivi d’une tumeur de cet organe. Il s’inscrit dans le projet KiTT (Kidney Tumor Tracking) qui regroupe des chercheurs issus de plusieurs domaines : la modélisation géométrique, la radiologie et l’urologie. Le cadre de cette thèse suit une tendance de mini-invasivité des gestes chirurgicaux observée ces dernières années (HIFU, coelioscopie). Sa finalité est d’aboutir à un nouveau protocole de destruction de tumeurs rénales totalement non-invasif, par la diffusion d’agents physiques (ondes d’ultrasons) à travers la peau et focalisés sur la tumeur. Devant le mouvement et la déformation que le rein présente au cours du cycle respiratoire, la problématique de ces travaux de recherche est de connaître en permanence la position de la tumeur afin d’ajuster à moyen terme la diffusion des ondes en conséquence
This Ph.D. thesis deals with the 3D dynamic modeling of the kidney and tracking a tumor of this organ. It is in line with the KiTT project (Kidney Tumor Tracking) which gathers researchers from different fileds: geometric modeling, radiology and urology. This work arised from the tendency of nowadays surgical gestures to be less and less invasive (HIFU, coelioscopy). Its goal is to result in a totally non-invasive protocol of kidney tumors eradication by transmitting ultrasound waves through the skin without breaking in it. As the kidney presents motions and deformations during the breathing phase, the main issue is to know the kidney and tumor positions at any time in order to adjust the waves accordingly

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Blache, Ludovic. "Représentation dynamique de modèles d'acteurs issus de reconstructions multi-vues." Thesis, Reims, 2016. http://www.theses.fr/2016REIMS012/document.

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Abstract:

Les technologies de reconstruction multi-vues permettent de réaliser un clone virtuel d'un acteur à partir d'une simple acquisition vidéo réalisée par un ensemble de caméras à partir de multiples points de vue. Cette approche offre de nouvelles opportunités dans le domaine de la composition de scènes hybrides mélangeant les images réelles et virtuelles. Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet RECOVER 3D dont l'objectif est de développer une chaîne de production TV complète, de l'acquisition jusqu'à la diffusion, autour de la reconstruction multi-vues. Cependant la technologie utilisée dans ce contexte est mal adaptée à la reconstruction de scènes dynamiques. En effet, la performance d'un acteur est reproduite sous la forme d'une séquence d'objets 3D statiques qui correspondent aux poses successives du personnage au cours de la capture vidéo. L'objectif de cette thèse est de développer une méthode pour transformer ces séquences de poses en un modèle animé unique. Les travaux de recherches menés dans ce cadre sont répartis en deux étapes principales. La première a pour but de calculer un champ de déplacements qui décrit les mouvements de l'acteur entre deux poses consécutives. La seconde étape consiste à animer un maillage suivant les trajectoires décrites par le champ de mouvements, de manière à le déplacer vers la pose suivante. En répétant ce processus tout au long la séquence, nous parvenons ainsi à reproduire un maillage animé qui adopte les poses successives de l'acteur. Les résultats obtenus montrent que notre méthode peut générer un modèle temporellement cohérent à partir d'une séquence d'enveloppes visuelles
4D multi-view reconstruction technologies are more and more used in media production due to their abilities to produce a virtual clone of an actor from a simple video acquisition performed by a set of multi-viewpoint cameras. This approach is a major advance for the composition of animations which mix virtual and real images, and also offers new possibilities for the rendering of such complex hybrid scenes. The work described in this thesis takes parts in the RECOVER 3D project which aims at developing an innovative industrial framework for TV production, based on multi-view reconstruction, from studio acquisition to broadcasting. The major drawback of the methods used in this context is that they are not adapted to the reconstruction of dynamic scenes. The output are time series which describe the successive poses of the actor, figured as a sequence of static objects. The goal of this thesis is to transform these initial results into a dynamic 3D object where the actor is figured as an animated character. The research detailed in this manuscript presents two main contributions. The first one is centered on the computation of a motion flow which represents the displacements occurring in the reconstructed scene between two consecutive poses. The second one presents a mesh animation process that leads to the animation of a 3D model from one pose to another, following the motion flow. This two-step operation is repeated throughout the entire pose sequence to finally obtain a single animated mesh that matches the evolving shape of the reconstructed actor. Results show that our method is able to produce a temporally consistent mesh animation from various sequences of visual hulls

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Briheche, Yann. "Optimisation du maillage de la veille sur radar à balayage électronique à panneau fixe." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0036.

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Abstract:

Les radars modernes sont des systèmes complexes. Leurs missions, incluant surveillance, suivi et identification, se sont étendues conjointement à leurs capacités, favorisées par le développement de l'électronique et du numérique. Ces radars peuvent balayer dynamiquement et librement l'espace grâce à des panneaux numériques, les libérant des limitations des moteurs mécaniques. La guerre électronique, où les temps de réaction sont toujours plus courts, nécessite néanmoins une gestion parcimonieuse du temps disponible au radar pour accomplir ces missions. Dans ce contexte, l'optimisation du temps utilisé pour la surveillance doit exploiter pleinement les capacités des nouveaux radars. Les travaux réalisés durant cette thèse ont été de formaliser mathématiquement ce problème, de déterminer et adapter les outils pertinents pour sa résolution, et d'en explorer les possibilités. Le problème de la surveillance radar se rapproche conceptuellement du recouvrement d'ensemble en optimisation combinatoire. Grâce à des algorithmes utilisant la programmation dynamique et la programmation linéaire en nombres entiers, ce problème a pu être résolu, et étendu à des situations plus complexes, incluant différentes contraintes opérationnelles. Cette approche fructueuse ouvre de nouvelles pistes pour l'amélioration des performances des radars, et offre de nombreuses possibilités d'applications. Entre autres l'aide à la conception des couvertures des radars actuels, la simulation des performances d'architectures de futurs radars et le développement de radars cognitifs, capables de s'adapter à leur environnement opérationnel
Modern radars are complex systems, capable of multiple functions: scanning, tracking, identification, etc. With the advent of electronic and digital technologies, radars can dynamically and freely sweep their surroundings using fixed-panels, freeing them from the limitations of mechanical rotation. With increasingly intelligent and adaptable systems competing in modern warfare in ever shorter time, careful management of the radar available time-budget is required to achieve desired performances and ensure civilian and military safety. In this context, optimization of radar search pattern time-budget must exploit modern radars full potential. This thesis main accomplishments are the mathematical modelling of radar search pattern optimization, the identification and development of appropriate tools for its solving, and the exploration of the model possibilities. Radar search pattern design can be related to covering problems in combinatorial optimization. Radar covering can be solved using methods based on dynamic programming and integer programming, and can furthermore be extended to account for more complex situations with multiple operational constraints. The tools developed in this thesis provide a powerful and flexible framework for solving radar covers problems. This framework opens interesting research avenues for improving radar performances. It offers various possible applications for aided-design of radar search patterns, simulation of new radar architectures performances, and development of cognitive radar systems capable of adapting in real time to the operational environment

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Kazerani, Dena. "Etudes mathématiques de fluides à frontières libres en dynamique incompressible." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066558/document.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l’étude théorique ainsi qu’au traitement numérique de fluides incompressibles à surface libre. La première partie concerne un système d’équations appelé le système de Green–Naghdi. Comme le système de Saint-Venant, il s’agit d’une approximation d’eaux peu-profondes du problème de Zakharov. La différence est que le système de Green–Naghdi est d’un degré plus élevé en ordre d’approximation. C’est pourquoi il contient tous les termes du système de Saint-Venant plus de termes d’ordre trois non-linéairement dispersives. Autrement dit, le système de Green–Naghdi peut être vu comme une perturbation dispersive du système de Saint-Venant. Ce dernier système étant hyperbolique, il entre dans le cadre classique développé pour des systèmes hyperboliques. En particulier, il est entropique (au sense de Lax) et symétrique. On peut donc lui appliquer les résultats d’existence et d’unicité bien connus pour des systèmes hyperboliques. Dans la première partie de ce travail, on généralise la notion de symétrie à une classe plus générale de systèmes contenant le système de Green–Naghdi. Ceci nous permet de symétriser les équations de Green–Naghdi et d’utiliser la symétrie obtenue pour déduire un résultat d’existence globale après avoir ajouté un terme dissipative d’ordre 2 au système. Ceci est fait en adaptant l’approche utilisée dans la littérature pour des systèmes hyperboliques. La deuxième partie de ce travail concerne le traitement numérique des équations de Navier–Stokes à surface libre avec un terme de tension de surface. Ici, la surface libre est modélisée en utilisant la formulation des lignes de niveaux. C’est pourquoi la condition cinématique (condition de l’évolution de surface libre) s’écrit sous la forme d’une équation d’advection satisfaite par la fonction de ligne de niveaux. Cette équation est résolue sur une domaine de calcul contenant strictement le domaine de fluide, sur de petits sous-intervalles du temps. Chaque itération de l’algorithme global correspond donc à l’advection du domaine du fluide sur le sous-intervalle du temps associé et ensuite de résoudre le système de Navier–Stokes discrétisé en temps sur le domaine du fluide. Cette discrétisation en temps est faite par la méthode des caractéristiques. L’outil clé qui nous permet de résoudre ce système uniquement sur le domaine du fluide est l’adaptation de maillage anisotrope. Plus précisément, à chaque itération le maillage est adapté au domaine du fluide tel que l’erreur d’approximation et l’erreur géométrique soient raisonnablement petites au voisinage du domaine du fluide. La résolution du problème discrétisé en temps sur le domaine du fluide est faite par l’algorithme d’Uzawa utilisé dans la cadre de la méthode des éléments finis. Par ailleurs, la condition de glissement de Navier est traité ici en ajoutant un terme de pénalisation à la formulation variationnelle associée
This thesis is about theoretical study and numerical treatment of some problems raised in incompressible free-surface fluid dynamics. The first part concerns a model called the Green–Naghdi (GN) equations. Similarly to the non linear shallow water system (called also Saint-Venant system), the Green–Naghdi equations is a shallow water approximation of water waves problem. Indeed, GN equation is one order higher in approximation compared to Saint-Venant system. For this reason, it contains all the terms of Saint-Venant system in addition to some non linear third order dispersive terms. In other words, the GN equations is a dispersive perturbation of the Saint-Venant system. The latter system is hyperbolic and fits the general framework developed in the literature for hyperbolic systems. Particularly, it is entropic (in the sense of Lax) and symmertizable. Therefore, we can apply the well-posedness results known for symmetric hyperbolic system. During the first part of this work, we generalize the notion of symmetry to a more general type of equations including the GN system. This lets us to symmetrize the GN equation. Then, we use the suggested symmetric structure to obtain a global existence result for the system with a second order dissipative term by adapting the approach classically used for hyperbolic systems. The second part of this thesis concerns the numerical treatment of the free surface incompressible Navier–Stokes equation with surface tension. We use the level set formulation to represent the fluid free-surface. Thanks to this formulation, the kinematic boundary condition is treated by solving an advection equation satisfied by the level set function. This equation is solved on a computational domain containing the fluid domain over small time subintervals. Each iteration of the algorithm corresponds to the adevction of the fluid domain on a small time subinterval and to solve the time-discretized Navier–Stokes equations only on the fluid domain. The time discretization of the Navier–Stokes equation is done by the characteristic method. Then, the key tool which lets us solve this equation on the fluid domain is the anisotropic mesh adaptation. Indeed, at each iteration the mesh is adapted to the fluid domain such that we get convenient approximation and geometric errors in the vicinity of the fluid domain. This resolution is done using the Uzawa algorithm for a convenient finite element method. The slip boundary conditions are considered by adding a penalization term to the variational formulation associated to the problem

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Mohamad-Alderf, Nisrine. "Prédiction numérique des aspects instationnaires du surenfoncement dynamique d'un navire dans des chenaux fortement confinés." Compiègne, 2010. http://www.theses.fr/2010COMP1854.

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Abstract:

Nous nous intéressons à la modélisation numérique par éléments finis du phénomène de surenfoncement dynamique des navires. Il est proposé une chaîne de traitement numérique modulaire et donc interchangeable. Celle-ci permet d'étudier l'interaction entre m écoulement bidimensionnel à fond variable et à surface libre. Ce modèle est validé par m modèle malique d'équilibre dynamique basé sur l'extension de la théorie de Schijf (1949) aux effets dynamiques. L'intégration des contributions dynamiques du surenfoncement nous a permis de mettre en cause les critères de stabilité définis par les approches actuelles
We present a numerical model for dynamic phenomenon of squat by finite elements analysis. Lt proposes a set of modular and numerical tools therefore interchangeable. This model enables the study of the interaction betwen a two-dimension potential flow, in highly restricted waterways on irregular shaped bottom with stationary free surface. The proposed model has been validated by a stability model based on the extension of the one dimensional theory of Schijf (1949) to the dynamic effects. It is shown by testing into account the dynamic contributions of squat, the condition of stability given by the current approaches is not valid anymore

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Berzig, Maher. "Etude des interactions hydrodynamiques entre particules et parois par la méthode des éléments de frontière." Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00325418.

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Delbove, Julien. "Contribution aux outils de simulation aéroélastique des aéronefs : prédiction du flottement et déformation statique des voilures." Toulouse, ENSAE, 2005. http://www.theses.fr/2005ESAE0006.

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Abstract:

Ce travail traite des méthodes numériques pour la simulation des interactions fluide/structure. Ll peut être utilisé en réponse aux nouveaux besoins d’outils pour la prédiction du ﬂottement; sur l'ensemble du domaine de vol des constructeurs d’avions de transport. Les simulations couplées nécessitent un solveur aérodynamique efficace, une méthode de déformation de maillage et la connaissance du comportement de la structure aux efforts aérodynamiques. La performance de ces éléments de base dans chacun de ces domaines représente une première étape pour les simulations d'interactions fluide/structure. Une partie de cette étude a consisté à adapter ou à créer les outils pour chacune des fonctionnalités élémentaires. Le solveur aérodynamique elsA a été modiﬁé aﬁn de réaliser des simulations instationnaires précises, robustes et rapides avec la formulation ALE. Un algorithme de déformation de maillage robuste et efficace a été développé. Finalement, dans l'optique de la démonstration des capacités aéroélastiques d’elsA, des modeles de structure simple ont été implémentés. Après une phase de vériﬁcation et de validation sur des cas académiques, la validation industrielle a pu débuter. Les différents outils ont été testés sur des applications industrielles telles que des simulations instationnaires sur conﬁgurations complexes ou des déformations de maillage d’avions complets. Les bonnes performances des différents outils ont permis de réaliser des prédictions de flottement avec la méthode P-K sur des conﬁgurations industrielles. De plus, au cours de ce travail sur les interactions fluide/ structure dynamiques, le programme AWIATOR a donné l'opportunité d’appliquer les méthodes au domaine des simulations fluide/structure statiques. Ce document se termine avec la présentation des simulations réalisées dans ce cadre là.

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Perret, Alexandre. "Etude des propriétés de transport du CO2 et de l'éthanol en solution hydroalcoolique par dynamique moléculaire classique : Application aux vins de Champagne." Thesis, Reims, 2014. http://www.theses.fr/2014REIMS024/document.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à l'étude de la diffusion du dioxyde de carbone dissous et de l'éthanol dans une solution hydroalcoolique modèle représentant le champagne. La première partie de ce travail aborde les différents formalismes de la diffusion moléculaire, ainsi que les méthodes théoriques et expérimentales utilisées pour rendre compte de ce phénomène de transport. Une attention particulière est apportée à la dynamique moléculaire en champ de forces classiques qui est utilisé dans ce travail avec le logiciel GROMACS. Cette méthode théorique procure un point de vue novateur dans la recherche sur le champagne et plus particulièrement sur le rôle de chaque espèce majoritaire dans la diffusion du CO2. La spectroscopie RMN, ainsi qu'une méthode expérimentale basée sur l'étude du taux de grossissement des bulles, ont également été utilisées. Dans la deuxième partie, les résultats théoriques et expérimentaux sont présentés et comparés entre eux afin de valider le protocole des simulations de dynamique moléculaire. Les viscosités de la solution modèle et du champagne, ainsi que les rayons hydrodynamiques du CO2 et de l'éthanol sont également étudiés. La dernière partie du manuscrit concerne le partenariat avec l'entreprise Bull et l'étude des performances du logiciel GROMACS. L'expertise des équipes de Bull, ainsi que les outils développés par l'entreprise, permettent d'étudier le passage à l'échelle (ou "scalabilité") et le comportement parallèle de GROMACS pour la modélisation du champagne
The work presented in this manuscript is devoted to the study of the diffusion of dissolved carbon dioxide and ethanol in a hydroalcoholic solution model representing Champagne wines. The first part of this work deals with the different formalisms of molecular diffusion, as well as theoretical and experimental methods used to account for this phenomenon of transport. Particular attention is paid to the classical force field molecular dynamics that is used in this work with the GROMACS software. This theoretical approach provides a new perspective in research on champagne and particularly on the role of each of the main species in CO2 diffusion. NMR spectroscopy, and an experimental method based on the study of the bubbles growth rate, were also used. In the second part, the theoretical and experimental results are presented and compared with each other to validate the protocol of molecular dynamics simulations. The viscosities of the model solution and of the champagne, as well as the hydrodynamic radii of CO2 and ethanol, are also investigated. The last part of the manuscript focuses on the partnership with the Bull company and the study of the GROMACS software performance. The expertise of and the tools developed by the Bull company are used to study the scalability and the parallel behavior of GROMACS for modeling champagne

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Luo, Guoliang. "Segmentation de maillages dynamiques et son application pour le calcul de similarité." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAD026/document.

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Abstract:

Avec le développement important des techniques d’animation, les maillages animés sont devenus un sujet de recherche important en informatique graphique, comme la segmentation de maillages animés ou la compression. Ces maillages animés qui sont créés à l’aide de logiciels ou à partir de données de capture de mouvements sont composés d’une séquence ordonnée de maillages de forme statique et dont la topologie reste la même (nombre fixe de sommets et de triangles). Bien qu’un grand nombre de travaux ont été menés sur les maillages statiques durant les deux dernières décennies, le traitement et la compression de maillages animés présentent de nombreuses difficultés techniques. En particulier, les traitements de maillages dynamiques nécessitent une représentation de données efficace basée sur la segmentation. Plusieurs travaux ont été publiés par le passé et qui permettent de segmenter un maillage animé en un ensemble de composants rigides.Dans cette thèse, nous présentons plusieurs techniques qui permettent de calculer une segmentation spatio-temporelle d’un maillage animé ; de tels travaux n’ont pas encore été publiés sur ce sujet. De plus, nous avons étendu cette méthode pour pouvoir comparer ces maillages animés entre eux à l’aide d’une métrique. À notre connaissance, aucune méthode existante ne permet de comparer des maillages animés entre eux
With an abundance of animation techniques available today, animated mesh has become a subject of various data processing techniques in Computer Graphics community, such as mesh segmentation and compression. Created from animation software or from motion capture data, a large portion of the animated meshes are deforming meshes, i.e. ordered sequences of static meshes whose topology is fixed (fixed number of vertices and fixed connectivity). Although a great deal of research on static meshes has been reported in the last two decades, the analysis, retrieval or compressions of deforming meshes remain as new research challenges. Such tasks require efficient representations of animated meshes, such as segmentation. Several spatial segmentation methods based on the movements of each vertex, or each triangle, have been presented in existing works that partition a given deforming mesh into rigid components. In this thesis, we present segmentation techniques that compute the temporal and spatio-temporal segmentation for deforming meshes, which both have not been studied before. We further extend the segmentation results towards the application of motion similarity measurement between deforming meshes. This may be significant as it solves the problem that cannot be handled by current approaches

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Birgle, Nabil. "Écoulement dans le sous-sol, méthodes numériques et calcul haute performance." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066050/document.

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Abstract:

Nous construisons une méthode numérique fiable pour simuler un écoulement dans un milieu poreux modélisé par une équation elliptique. La simulation est rendue difficile par les hétérogénéités du milieu, la taille et la géométrie complexe du domaine de calcul. Un maillage d'hexaèdres réguliers ne permet pas de représenter fidèlement les couches géologiques du domaine. Par conséquent, nous sommes amenés à travailler avec un maillage de cubes déformés. Il existe différentes méthodes de volumes finis ou d'éléments finis qui résolvent ce problème avec plus ou moins de succès. Pour la méthode que nous proposons, nous nous imposons d'avoir seulement un degré de liberté par maille pour la pression et un degré de liberté par face pour la vitesse de Darcy, pour rester au plus près des habitudes des codes industriels. Comme les méthodes d'éléments finis mixtes standards ne convergent pas, notre méthode est basée sur un élément fini mixte composite. En deux dimensions, une maille polygonale est découpée en triangles en ajoutant un point au barycentre des sommets, et une expression explicite des fonctions de base a pu être obtenue. En dimension 3, la méthode s'étend naturellement au cas d'une maille pyramidale. Dans le cas d'un hexaèdre ou d'un cube déformé quelconque, la maille est divisée en 24 tétraèdres en ajoutant un point au barycentre des sommets et en divisant les faces en 4 triangles. Les fonctions de base de l'élément sont alors construites en résolvant un problème discret. Les méthodes proposées ont été analysées théoriquement et complétées par des estimateurs a posteriori. Elles ont été expérimentées sur des exemples académiques et réalistes en utilisant le calcul parallèle
We develop a reliable numerical method to approximate a flow in a porous media, modeled by an elliptic equation. The simulation is made difficult because of the strong heterogeneities of the medium, the size together with complex geometry of the domain. A regular hexahedral mesh does not allow to describe accurately the geological layers of the domain. Consequently, this leads us to work with a mesh made of deformed cubes. There exists several methods of type finite volumes or finite elements which solve this issue. For our method, we wish to have only one degree of freedom per element for the pressure and one degree of freedom per face for the Darcy velocity, to stay as close to the habits of industrial software. Since standard mixed finite element methods does not converge, our method is based on composite mixed finite element. In two dimensions, a polygonal mesh is split into triangles by adding a node to the vertices's barycenter, and explicit formulation of the basis functions was obtained. In dimension 3, the method extend naturally to the case of pyramidal mesh. In the case of a hexahedron or a deformed cube, the element is divided into 24 tetrahedra by adding a node to the vertices's barycenter and splitting the faces into 4 triangles. The basis functions are then built by solving a discrete problem. The proposed methods have been theoretically analyzed and completed by a posteriori estimators. They have been tested on academical and realistic examples by using parallel computation

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Moussaed, Carine. "Modèles variationnels dynamique et hybride pour la simulation numérique d'écoulements turbulents." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20130/document.

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Abstract:

Ce travail est une contribution à la simulation numérique d'écoulements turbulents dans un but d'application industrielle. Nous nous intéressons dans un premier temps à une nouvelle combinaison "VMS-LES/procédure dynamique" pour la simulation d'écoulements autour de cylindres circulaire et carré. L'approche VMS-LES mise en œuvre a pour originalité d'utiliser une procédure de moyennage sur des volumes finis agglomérés dans le but de séparer les échelles, l'approche dynamique étant celle introduite par Germano en LES. Une approche hybride RANS/VMS-LES est ensuite évaluée sur le problème du cylindre circulaire à des nombres de Reynolds élevés. Cette approche introduit un paramètre d'hybridation qui selon la résolution locale de grille privilège le modèle RANS ou celui VMS-LES. Enfin, les performances d'un algorithme de Schwarz deux-niveau, qui utilise les méthodes de déflation et de balancing, sont examinées d'un point de vue efficacité et scalabilité dans le cas de simulations VMS-LES
This work is a contribution to the numerical simulation of turbulent flows with the aim of industrial application. At first, we focus on a new combination "VMS-LES/dynamic procedure" for the simulation of flows around circular and square cylinders. The VMS-LES approach adopted in this work is original in using an averaging procedure over agglomerated finite volumes in order to separate the scales, the dynamic approach being the one introduced by Germano in LES. A RANS/VMS-LES hybrid approach is then evaluated on the circular cylinder test case at high Reynolds numbers. This approach introduces a hybridization parameter which privileges the RANS model or the VMS-LES model according to the grid resolution. Finally, the performance of a two-level Schwarz algorithm, which uses the deflation and balancing methods, are examined in terms of efficiency and scalability in the context of VMS-LES simulations

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Berzig, Maher. "Étude des interactions hydrodynamiques entre particules et parois par la méthode des éléments de frontière." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00325418.

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Abstract:

Cette thèse présente une étude numérique des interactions hydrodynamiques entre des particules et une paroi plane dans un fluide Newtonien, dans l'hypothèse d'un petit nombre de Reynolds. Les équations de Stokes sont d'abord transformées sous la forme classique d'une équation intégrale de surface donnant les contraintes sur la surface entourant le fluide. Nous avons calculé ainsi les forces et les couples exercés sur les particules. Une étude préliminaire correspond au problème axisymétrique pour une chaîne de particules sphériques arrangées suivant une ligne perpendiculaire à la paroi et en mouvement suivant cette ligne dans un fluide au repos. Puis nous avons abordé le problème général de particules non sphériques, la position des particules étant quelconque et le fluide loin des particules pouvant être en écoulement. Pour le cas axisymétrique, les points de collocation (qui sont aussi les emplacements des singularités de Stokes ou ``stokeslets'') sont choisis sur les surfaces des particules de façon que leurs distance relatives soient proportionnelles à la distance entre surfaces proches. Pour traiter le cas général, nous avons mis au point un code de calcul utilisant la méthode des éléments de frontière (BEM). Les stokeslets sont ici répartis de façon à prendre en compte les interactions hydrodynamiques et la complexité géométrique des configurations. En effet, le maillage est adapté à la variation du gradient de contraintes de façon que les zones de la surface qui entrent en forte interaction hydrodynamique soient les plus raffinées. La technique de raffinement dynamique de maillages que nous avons mise au point nous a permis de mieux détecter les zones de lubrification entre particules et paroi ainsi que les interactions entre particules. Les contraintes ont ainsi été calculées pour de nouvelles configurations géométriques. Enfin, les relations linéaires entre les forces et couples qui s'exercent sur les particules et leurs vitesses de translation et rotation sont exprimées au moyen de la « grande matrice de résistance » (ou de son inverse la « grande matrice de mobilité ») qui est alors introduite dans la relation fondamentale de la dynamique. En intégrant, nous avons déterminé les trajectoires des particules dans diverses configurations: en sédimentation dans un fluide au repos au voisinage d'une paroi, tournant librement dans un écoulement donné, ... La méthode permet aussi d'obtenir les champs de vitesse du fluide dans ces conditions.

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Resmini, Andrea. "Analyse de sensibilité pour la simulation numérique des écoulements compressibles en aérodynamique externe." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066529.

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Abstract:

L'analyse de sensibilité pour la simulation numérique des écoulements compressibles en aérodynamique externe par rapport à la discrétisation de maillage et aux incertitudes liées à des paramètres d'entrées du modèle a été traitée 1- par le moyen des méthodes adjointes pour le calcul de gradient et 2- par approximations stochastiques non-intrusives basées sur des grilles creuses. 1- Une méthode d'adaptation de maillages goal-oriented basée sur les dérivées totales des fonctions aérodynamiques d'intérêt par rapport aux nœuds du maillage a été introduite sous une forme améliorée. La méthode s'applique au cadre de volumes finis pour des écoulements RANS pour des maillages mono-bloc et multi-bloc structurés. Des applications 2D pour des écoulements transsoniques ainsi que subsonique détaché atour d'un profil pour l'estimation du coefficient de traînée sont présentées. L'apport de la méthode proposée est vérifié. 2- Les méthodes du polynôme de chaos généralisé sous forme pseudospectrale creuse et de la collocation stochastique construite sur des grilles creuses isotropes et anisotropes sont examinées. Les maillages anisotropes sont obtenus par le biais d'une méthode adaptive basée sur l'analyse de sensibilité globale. L'efficacité des ces approximations est testée avec des fonctions test et des écoulements aérodynamiques visqueux autour d'un profil en présence d'incertitudes géométriques et opérationnelles. L'intégration des méthodes et aboutissements 1- et 2- dans une approche couplée permettrait de contrôler de façon équilibrée l'erreur déterministe/stochastique goal-oriented
Sensitivity analysis for the numerical simulation of external aerodynamics compressible flows with respect to the mesh discretization and to the model input parametric uncertainty has been addressed respectively 1- through adjoint-based gradient computation techniques and 2- through non-intrusive stochastic approximation methods based on sparse grids. 1- An enhanced goal-oriented mesh adaptation method based on aerodynamic functional total derivatives with respect to mesh coordinates in a RANS finite-volume mono-block and non-matching multi-block structured grid framework is introduced. Applications to 2D RANS flow about an airfoil in transonic and detached subsonic conditions for the drag coefficient estimation are presented. The asset of the proposed method is patent. 2- The generalized Polynomial Chaos in its sparse pseudospectral form and stochastic collocation methods based on both isotropic and dimension-adapted sparse grids obtained through an improved dimension-adaptivity method driven by global sensitivity analysis are considered. The stochastic approximations efficiency is assessed on multi-variate test functions and airfoil viscous aerodynamics simulation in the presence of geometrical and operational uncertainties. Integration of achievements 1- and 2- into a coupled approach in future work will pave the way for a well-balanced goal-oriented deterministic/stochastic error control

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Paxion, Sébastien. "Développement d'un solveur multigrille non-structuré parallèle pour la simulation de flammes laminaires en chimie et transport complexes." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1999. http://www.theses.fr/1999ECAP0681.

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A ce jour, les simulations précises d'écoulements réactifs complexes restent difficiles à réaliser et très couteuses. Cependant, leurs enjeux actuels sont d'une telle importance scientifique, économique et écologique, qu'il y a aujourd'hui un réel besoin d'outils prédictifs rapides, complémentaires des études expérimentales. Ce travail a consisté à développer un code de simulation de flammes laminaires stationnaires en milieu gazeux, pour des faibles nombres de mach. Des modèles détaillés sont pris en compte pour décrire les mécanismes réactionnels, les propriétés thermodynamiques du mélange gazeux et la diffusion moléculaire des espèces chimiques. Le code, appelé UG-C, se base sur la bibliothèque UG développée par l'équipe de P. Bastian et G. Wittum a l'IWR de Heidelberg. Afin de réduire autant que possibles les temps de simulation, les équations sont écrites sous l'approximation du faible nombre de mach et résolues par des méthodes modernes : intégration implicite en temps, solveurs de Krylov-Newton avec préconditionnement multigrille, maillages non-structures raffines dynamiquement, optimisation du stockage des matrices creuses. Le code est de plus portable sur machines parallèles à mémoire distribuée et dispose d'algorithmes performants de distribution de la charge entre processeurs. Les premières validations ont été effectuées pour des flammes de diffusion hydrogène/air et de prémélange méthane/air. L'intérêt des simulations comme outil prédictif est démontré sur le bruleur industriel TOPDEC. Une réduction supplémentaire des temps de calculs est attendue grâce à l'implantation prochaine de la méthode ILDM/FPI de réduction automatique de schémas cinétiques. La voie sera alors ouverte vers des simulations de plus grande ampleur (cinétiques chimiques plus complexes, simulations tridimensionnelles) et d'autres champs d'application (réacteurs de déposition chimique en phase vapeur, d'optimisation de bruleurs).

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Laurent, Jean-Baptiste. "Raffinements locaux auto-adaptatifs dans une méthode Galerkin discontinu pour la résolution des équations de Maxwell." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2012/.

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Dans cette thèse, nous étudions différents points nécessaires afin de pouvoir proposer une stratégie d'adaptation dynamique de maillage pour la résolution numérique des équations de Maxwell instationnaires par une méthode Galerkin discontinu. Après avoir mis en évidence numériquement la création d'une instabilité par l'action du changement d'espace d'approximation au cours du calcul liée au choix de l'opérateur utilisé pour effectuer l'interpolation entre deux espaces successifs, nous explicitons ce phénomène dans le cas 1D. Un nouvel opérateur d'interpolation est alors proposé, puis validé numériquement, pour lequel nous démontrons qu'il permet de retrouver asymptotiquement consistance et stabilité pour le schéma. L'extension de l'ensemble de ces résultats au cas 3D est réalisée. La deuxième partie de ce travail s'intéresse à la prise en compte dans le schéma Galerkin discontinu de non-conformités de maillages (au sens des éléments finis) et/ou d'ordres variables. Afin d'éviter d'éventuelles ondes parasites pouvant être générées dans ce cas, nous cherchons à retrouver une résolution dans un espace d'approximation conforme. Ceci est effectué en définissant un opérateur de correction permettant alors de conserver les avantages liés à la construction du schéma sur l'espace non-conforme. Cet opérateur est explicité dans le cas Maxwell 2D Transverse Magnétique. Enfin, dans la dernière partie, nous mettons en œuvre et analysons une stratégie de raffinements auto-adaptative dans le cas 1D afin d'essayer d'en tirer des considérations pratiques pour envisager le passage au 3D
This thesis is devoted to study some keypoints in order to propose a self-adaptive refinement method for the numerical resolution of time-domain Maxwell's equations with a discontinuous Galerkin scheme. We first put into light numerically an instability phenomenon due to the interpolation operator taking account for the modification of the approximation space from one step to another. This is explained in the 1D case. Then, a new operator is proposed and shown to retrieve asymptotically consistency and stability for the scheme. This has thus been extended to the 3D case. Second part of this work deals with non-conformity on mesh (in the finite element sense) or non-uniform polynomial order applied to the discontinuous Galerkin scheme. To avoid spurious waves that can be excited in such case, we aim at recover the solution from a conformal space. This is done by creating a cleaning operator that allows us to keep the benefits of our original scheme. Explicitation of this operator is given on the 2D Transverse Magnetic Maxwell's equations. Finally, the last part implements and analyses a self-adaptive refinement strategy in the 1D case, to draw conclusions in the future 3D application

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Anquez, Pierre. "Correction et simplification de modèles géologiques par frontières : impact sur le maillage et la simulation numérique en sismologie et hydrodynamique." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0069/document.

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Abstract:

Les modèles géologiques numériques 2D et 3D permettent de comprendre l'organisation spatiale des roches du sous-sol. Ils sont également conçus pour réaliser des simulations numériques afin d’étudier ou de prédire le comportement physique du sous-sol. Pour résoudre les équations qui gouvernent les phénomènes physiques, les structures internes des modèles géologiques peuvent être discrétisées spatialement à l’aide de maillages. Cependant, la qualité des maillages peut être considérablement altérée à cause de l’inadéquation entre, d’une part, la géométrie et la connectivité des objets géologiques à représenter et, d’autre part, les contraintes requises sur le nombre, la forme et la taille des éléments des maillages. Dans ce cas, il est souhaitable de modifier un modèle géologique afin de pouvoir générer des maillages de bonne qualité permettant la réalisation de simulations physiques fidèles en un temps raisonnable. Dans cette thèse, j’ai développé des stratégies de réparation et de simplification de modèles géologiques 2D dans le but de faciliter la génération de maillages et la simulation de processus physiques sur ces modèles. Je propose des outils permettant de détecter les éléments des modèles qui ne respectent pas le niveau de détail et les prérequis de validité spécifiés. Je présente une méthode pour réparer et simplifier des coupes géologiques de manière locale, limitant ainsi l’extension des modifications. Cette méthode fait appel à des opérations d’édition de la géométrie et de la connectivité des entités constitutives des modèles géologiques. Deux stratégies sont ainsi explorées : modifications géométriques (élargissements locaux de l'épaisseur des couches) et modifications topologiques (suppressions de petites composantes et fusions locales de couches fines). Ces opérations d’édition produisent un modèle sur lequel il est possible de générer un maillage et de réaliser des simulations numériques plus rapidement. Cependant, la simplification des modèles géologiques conduit inévitablement à la modification des résultats des simulations numériques. Afin de comparer les avantages et les inconvénients des simplifications de modèles sur la réalisation de simulations physiques, je présente trois exemples d'application de cette méthode : (1) la simulation de la propagation d'ondes sismiques sur une coupe au sein du bassin houiller lorrain, (2) l’évaluation des effets de site liés à l'amplification des ondes sismiques dans le bassin de la basse vallée du Var, et (3) la simulation d'écoulements fluides dans un milieu poreux fracturé. Je montre ainsi (1) qu'il est possible d’utiliser les paramètres physiques des simulations, la résolution sismique par exemple, pour contraindre la magnitude des simplifications et limiter leur impact sur les simulations numériques, (2) que ma méthode de simplification de modèles permet de réduire drastiquement le temps de calcul de simulations numériques (jusqu’à un facteur 55 sur une coupe 2D dans le cas de l’étude des effets de site) tout en conservant des réponses physiques équivalentes, et (3) que les résultats de simulations numériques peuvent être modifiés en fonction de la stratégie de simplification employée (en particulier, la modification de la connectivité d’un réseau de fractures peut modifier les écoulements fluides et ainsi surestimer ou sous-estimer la quantité des ressources produites)
Numerical geological models help to understand the spatial organization of the subsurface. They are also designed to perform numerical simulations to study or predict the rocks physical behavior. The internal structures of geological models are commonly discretized using meshes to solve the physical governing equations. The quality of the meshes can be, however, considerably degraded due to the mismatch between, on the one hand, the geometry and the connectivity of the geological objects to be discretized and, on the other hand, the constraints imposed on number, shape and size of the mesh elements. As a consequence, it may be desirable to modify a geological model in order to generate good quality meshes that allow realization of reliable physical simulations in a reasonable amount of time. In this thesis, I developed strategies for repairing and simplifying 2D geological models, with the goal of easing mesh generation and simulation of physical processes on these models. I propose tools to detect model elements that do not meet the specified validity and level of detail requirements. I present a method to repair and simplify geological cross-sections locally, thus limiting the extension of modifications. This method uses operations to edit both the geometry and the connectivity of the geological model features. Two strategies are thus explored: geometric modifications (local enlargements of the layer thickness) and topological modifications (deletions of small components and local fusions of thin layers). These editing operations produce a model on which it is possible to generate a mesh and to realize numerical simulations more efficiently. But the simplifications of geological models inevitably lead to the modification of the numerical simulation results. To compare the advantages and disadvantages of model simplifications on the physical simulations, I present three applications of the method: (1) the simulation of seismic wave propagation on a cross-section within the Lorraine coal basin, (2) the site effects evaluation related to the seismic wave amplifications in the basin of the lower Var river valley, and (3) the simulation of fluid flows in a fractured porous medium. I show that (1) it is possible to use the physical simulation parameters, like the seismic resolution, to constrain the magnitude of the simplifications and to limit their impact on the numerical simulations, (2) my method of model simplification is able to drastically reduce the computation time of numerical simulations (up to a factor of 55 in the site effects case study) while preserving an equivalent physical response, and (3) the results of numerical simulations can be changed depending on the simplification strategy employed (in particular, changing the connectivity of a fracture network can lead to a modification of fluid flow paths and overestimation or underestimation of the quantity of produced resources)

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Mykhalchuk, Vasyl. "Correspondance de maillages dynamiques basée sur les caractéristiques." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAD010/document.

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Abstract:

Correspondance de forme est un problème fondamental dans de nombreuses disciplines de recherche, tels que la géométrie algorithmique, vision par ordinateur et l'infographie. Communément définie comme un problème de trouver injective/ multivaluée correspondance entre une source et une cible, il constitue une tâche centrale dans de nombreuses applications y compris le transfert de attributes, récupération des formes etc. Dans récupération des formes, on peut d'abord calculer la correspondance entre la forme de requête et les formes dans une base de données, puis obtenir le meilleure correspondance en utilisant une mesure de qualité de correspondance prédéfini. Il est également particulièrement avantageuse dans les applications basées sur la modélisation statistique des formes. En encapsulant les propriétés statistiques de l'anatomie du sujet dans le model de forme, comme variations géométriques, des variations de densité, etc., il est utile non seulement pour l'analyse des structures anatomiques telles que des organes ou des os et leur variations valides, mais aussi pour apprendre les modèle de déformation de la classe d'objets. Dans cette thèse, nous nous intéressons à une enquête sur une nouvelle méthode d'appariement de forme qui exploite grande redondance de l'information à partir des ensembles de données dynamiques, variables dans le temps. Récemment, une grande quantité de recherches ont été effectuées en infographie sur l'établissement de correspondances entre les mailles statiques (Anguelov, Srinivasan et al. 2005, Aiger, Mitra et al. 2008, Castellani, Cristani et al. 2008). Ces méthodes reposent sur les caractéristiques géométriques ou les propriétés extrinsèques/intrinsèques des surfaces statiques (Lipman et Funkhouser 2009, Sun, Ovsjanikov et al. 2009, Ovsjanikov, Mérigot et al. 2010, Kim, Lipman et al., 2011) pour élaguer efficacement les paires. Bien que l'utilisation de la caractéristique géométrique est encore un standard d'or, les méthodes reposant uniquement sur l'information statique de formes peuvent générer dans les résultats de correspondance grossièrement trompeurs lorsque les formes sont radicalement différentes ou ne contiennent pas suffisamment de caractéristiques géométriques. [...]
3D geometry modelling tools and 3D scanners become more enhanced and to a greater degree affordable today. Thus, development of the new algorithms in geometry processing, shape analysis and shape correspondence gather momentum in computer graphics. Those algorithms steadily extend and increasingly replace prevailing methods based on images and videos. Non-rigid shape correspondence or deformable shape matching has been a long-studied subject in computer graphics and related research fields. Not to forget, shape correspondence is of wide use in many applications such as statistical shape analysis, motion cloning, texture transfer, medical applications and many more. However, robust and efficient non-rigid shape correspondence still remains a challenging task due to fundamental variations between individual subjects, acquisition noise and the number of degrees of freedom involved in correspondence search. Although dynamic 2D/3D intra-subject shape correspondence problem has been addressed in the rich set of previous methods, dynamic inter-subject shape correspondence received much less attention. The primary purpose of our research is to develop a novel, efficient, robust deforming shape analysis and correspondence framework for animated meshes based on their dynamic and motion properties. We elaborate our method by exploiting a profitable set of motion data exhibited by deforming meshes with time-varying embedding. Our approach is based on an observation that a dynamic, deforming shape of a given subject contains much more information rather than a single static posture of it. That is different from the existing methods that rely on static shape information for shape correspondence and analysis.Our framework of deforming shape analysis and correspondence of animated meshes is comprised of several major contributions: a new dynamic feature detection technique based on multi-scale animated mesh’s deformation characteristics, novel dynamic feature descriptor, and an adaptation of a robust graph-based feature correspondence approach followed by the fine matching of the animated meshes. [...]

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Bouayed, Kaïss. "Formulation et développement d'un élément fini de coque sandwich à cœur viscoélastique : application à un pare-brise de voiture en verre feuilleté." Compiègne, 2011. http://www.theses.fr/2011COMP1925.

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Abstract:

Nous présentons dans le cadre de cette thèse CIFRE, menée au sein de la société ESIGroup Compiègne, un nouvel élément fini quadratique (Q8) de coque pour modéliser le comportement dynamique de structures sandwich verre-polymère-verre (VPV) ou métal polymère-métal (MPM). Le nouvel élément fini développé utilise une approximation (LW Layer-Wise) du champ de déplacement qui ne fait intervenir que les déplacements aux faces extérieures et aux interfaces internes. Pour éviter un maillage volumique, seule la surface moyenne de référence est maillée avec des éléments quadratiques à 8 noeuds (Q8), ce qui facilite grandement la tâche de maillage. Les essais numériques effectués dans le cadre de la thèse ont montré que l'interpolation quadratique, par rapport aux coordonnées locales de la surface moyenne de référence permettait d'éliminer naturellement le phénomène de blocage numérique qui apparait dans le cas d'éléments finis triangulaire ou quadrangulaire linéaires. Une méthode modale simplifiée prenant en compte la variation en fonction de la fréquence du module du coeur en polymère viscoélastique a été également proposée pour calculer de façon très efficace et rapide la réponse en fréquence des structures sandwich. Les résultats de l'élément fini quadratique (Q8) ont été validés dans une première étape numériquement par comparaison aux résultats obtenus par des codes commerciaux (Nastran et Rayon-VTM). Les fréquences propres relatives aux deux cas simples de structures sandwich considérés en début de thèse (plaque et coque cylindrique) ont été calculées en considérant une interpolation linéaire puis quadratique du déplacement suivant l'épaisseur de chaque couche. La deuxième étape de la thèse consistait à mener une étude du comportement dynamique de deux types de pare-brise de voiture en verre feuilleté, standard et acoustique, en vue d'une validation numérique des résultats obtenus en utilisant le nouvel élément fini et la méthode modale simplifiée. Des études de sensibilités ont été ensuite menées en faisant varier plusieurs paramètres comme le module moyen, la température et la taille de la base modale pour étudier l'effet de la troncature modale. La dernière étape de la thèse consistait à confronter les résultats numériques aux résultats expérimentaux obtenus par vibrométrie laser, réalisés au sein du laboratoire ROBERVAL de l'UTC, et par l'outil de post-traitement PULSE Reflex Modal Analysis
We present in this thesis, conducted within ESI-Group Compiègne, a new quadratic shell finite element for modeling the dynamic behavior of sandwich structures with viscoelastic core. The new developed finite element uses a layerwise approximation of the displacement field which involves only displacements at outer surfaces and internal interfaces. To avoid a volume mesh, only the reference mid-surface is meshed with Q8 elements, which facilitates the task of meshing. The quadratic interpolation, according the local coordinates of the mid-surface, eliminates the numerical locking phenomenon that appears in the case of linear finite elements. A simplified modal method, that takes into account the frequency-dependence of the module of the viscoelastic polymer core, has also been proposed to a fast and efficient computing of the frequency response of sandwich structures. The results obtained with the developed finite element has been validated numerically in a first step, by comparison with results obtained by commercial codes (Nastran and Rayon-VTM), considering two simple test cases (plate and cylindrical shell). The second step was to conduct a study of the dynamic behavior of a car laminated windshield for a numerical validation of the results obtained using the new finite element and the simplified modal method. The last step was to compare the numerical results with experimental data obtained by a laser vibrometer and the post-processing software PULSE Reflex Modal Analysis

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Resmini, Andrea. "Analyse de sensibilité pour la simulation numérique des écoulements compressibles en aérodynamique externe." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066529.

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Abstract:

L'analyse de sensibilité pour la simulation numérique des écoulements compressibles en aérodynamique externe par rapport à la discrétisation de maillage et aux incertitudes liées à des paramètres d'entrées du modèle a été traitée 1- par le moyen des méthodes adjointes pour le calcul de gradient et 2- par approximations stochastiques non-intrusives basées sur des grilles creuses. 1- Une méthode d'adaptation de maillages goal-oriented basée sur les dérivées totales des fonctions aérodynamiques d'intérêt par rapport aux nœuds du maillage a été introduite sous une forme améliorée. La méthode s'applique au cadre de volumes finis pour des écoulements RANS pour des maillages mono-bloc et multi-bloc structurés. Des applications 2D pour des écoulements transsoniques ainsi que subsonique détaché atour d'un profil pour l'estimation du coefficient de traînée sont présentées. L'apport de la méthode proposée est vérifié. 2- Les méthodes du polynôme de chaos généralisé sous forme pseudospectrale creuse et de la collocation stochastique construite sur des grilles creuses isotropes et anisotropes sont examinées. Les maillages anisotropes sont obtenus par le biais d'une méthode adaptive basée sur l'analyse de sensibilité globale. L'efficacité des ces approximations est testée avec des fonctions test et des écoulements aérodynamiques visqueux autour d'un profil en présence d'incertitudes géométriques et opérationnelles. L'intégration des méthodes et aboutissements 1- et 2- dans une approche couplée permettrait de contrôler de façon équilibrée l'erreur déterministe/stochastique goal-oriented
Sensitivity analysis for the numerical simulation of external aerodynamics compressible flows with respect to the mesh discretization and to the model input parametric uncertainty has been addressed respectively 1- through adjoint-based gradient computation techniques and 2- through non-intrusive stochastic approximation methods based on sparse grids. 1- An enhanced goal-oriented mesh adaptation method based on aerodynamic functional total derivatives with respect to mesh coordinates in a RANS finite-volume mono-block and non-matching multi-block structured grid framework is introduced. Applications to 2D RANS flow about an airfoil in transonic and detached subsonic conditions for the drag coefficient estimation are presented. The asset of the proposed method is patent. 2- The generalized Polynomial Chaos in its sparse pseudospectral form and stochastic collocation methods based on both isotropic and dimension-adapted sparse grids obtained through an improved dimension-adaptivity method driven by global sensitivity analysis are considered. The stochastic approximations efficiency is assessed on multi-variate test functions and airfoil viscous aerodynamics simulation in the presence of geometrical and operational uncertainties. Integration of achievements 1- and 2- into a coupled approach in future work will pave the way for a well-balanced goal-oriented deterministic/stochastic error control

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Laucoin, Eli. "Développement du parallélisme des méthodes numériques adaptatives pour un code industriel de simulation en mécanique des fluides." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00385418.

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Abstract:

Les méthodes numériques adaptatives constituent un outil de choix pour assurer la pertinence et l'efficacité de la résolution numérique d'équations aux dérivées partielles. Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la conception, l'implémentation, et la validation d'une telle méthode au sein d'une plate-forme industrielle de simulation en thermohydraulique. Du point de vue géométrique, la méthode proposée permet de prendre en compte tant le raffinement du maillage que son déraffinement, tout en garantissant la qualité des éléments qui le compose. Du point de vue numérique, nous utilisons le formalisme des éléments joints pour étendre la méthode des Volumes-Éléments Finis proposée par la plate-forme Trio-U et traiter convenablement les maillages non-conformes générés par la procédure d'adaptation. Enfin, l'implémentation proposée repose sur les concepts des méthodes de décomposition de domaine, afin d'en garantir le bon comportement dans un contexte d'exécution parallèle.

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Laucoin, Eli. "Développement du parallélisme des méthodes numériques adaptatives pour un code industriel de simulation en mécanique des fluides." Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10174.

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Abstract:

Les méthodes numériques adaptatives constituent un outil de choix pour assurer la pertinence et l'efficacité de la résolution numérique d'équations aux dérivées partielles. Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la conception, l'implémentation, et la validation d'une telle méthode au sein d'une plate-forme industrielle de simulation en thermo-hydraulique. Du point de vue géométrique, la méthode proposée permet de prendre en compte tant le raffinement du maillage que son déraffinement, tout en garantissant la qualité des éléments qui le compose. Du point de vue numérique, nous utilisons le formalisme des éléments joints pour étendre la méthode des Volumes-Éléments Finis proposée par la plate-forme Trio-U et traiter convenablement les maillages non conformes générés par la procédure d'adaptation. Enfin, l'implémentation proposée repose sur les concepts des méthodes de décomposition de domaine, afin d'en garantir le bon comportement dan un contexte d'exécution parallèle
Numerical resolution of partial differential equations can be made reliable and efficient through the use of adaptive numerical methods. We present here the work we have done for the design, the implementation and the validation of such a method within an industrial software platform with applications in thermal-hydraulics. From the geometric point of view, this method can deal both with mesh refinement and mesh coarsening, while ensuring the quality of the mesh cells. Numerically, we use the mortar elements formalism in order to extend the Finite Volumes-Elements method implemented in the Trio-U platform and to deal with the non-conforming meshes arising from the adaptation procedure. Finally, we present an implementation of this method using concepts from domain decomposition methods for ensuring its efficiency while running in a parallel execution context

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Nickees, Sébastien. "Etude et développement d’une nouvelle source ECR produisant un faisceau intense d’ions légers." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112426/document.

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Abstract:

Cette thèse entre dans le cadre de l’étude et la conception d’une nouvelle source ECR d’ions légers au sein du LEDA (Laboratoire d’Etudes et de Développement des Accélérateurs – CEA Saclay), nommée ALISES (Advanced Light Ions Source Extraction System). Dans un premier temps, la conception magnétique, électrique et mécanique de la nouvelle source est décrite. Ensuite, des simulations ont été effectuées afin de déterminer la réduction du grossissement d’émittance en tenant compte de la réduction de la longueur de la LBE (Ligne Basse Energie) apportée par la source ALISES. Cette source permettant aussi de réaliser une étude sur les dimensions de la chambre plasma cylindrique, des simulations ont été effectuées afin de mieux comprendre l’interaction entre l’onde radiofréquence et le plasma. Par la suite, les expériences réalisées sur la source ALISES ont permis de mettre en évidence, de comprendre et de résoudre les problèmes de décharges Penning dans le tube accélérateur. Les mesures réalisées sur le plasma ont permis de dégager l’hypothèse que les électrons sont chauffés à l’entrée de la chambre plasma puis thermalisés sur toute sa longueur afin d’atteindre une énergie correspondante au maximum de la section efficace d’ionisation du dihydrogène
This thesis is in the context of study and design of a new ECR light ion source on LEDA (Laboratory of Research and Development of Accelerators - CEA Saclay), named ALISES (Advanced Light Ions Source Extraction System). As a first step, the magnetic, electrical and mechanical design of the new source is described. Then, simulations were performed to determine the reduction of emittance growth taking into account the reduction of the length of the LBE (Low Energy Beam Line) provided by the source ALISES. With this source, it’s also possible to realize a study on the dimensions of the cylindrical plasma chamber. Simulations were performed to better understand the interaction between radiofrequency wave and plasma. Subsequently, experiments on the source ALISES helped highlight, understand and solve problems in the Penning discharges inside the accelerator column. Measurements performed on the plasma have yielded the assumption that the electrons are heated at the entrance of the plasma chamber and thermalized along its entire length to achieve an energy corresponding to the maximum of the ionization cross section for hydrogen

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Murea, Cornel Marius. "Couplage d'équations et résolution numérique des problèmes d'interaction fluide-structure." Habilitation à diriger des recherches, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00167976.

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Abstract:

Les premiers quatre chapitres traitent de l'interaction fluide-structure stationnaire. On étudie l'interaction évolutive en temps dans les chapitres cinq et six. Les deux derniers chapitres sont consacrés aux écoulements à frontière libre avec tension de surface qui ont certaines similitudes avec les problèmes d'interaction fluide-structure.

Le fil directeur de mes travaux est de prendre comme ``contrôle'' une partie des conditions aux limites à l'interface et ``d'observer'' si les conditions de couplage sont vérifiées. En traitant l'observation par la méthode de moindres carrés, on obtient des problèmes de type contrôle optimal. Dans le chapitre 1, on prouve que la fonction coût est semi-continue inférieurement et en conséquence, on peut démontrer l'existence d'un contrôle optimal. On prouve la différentiabilité de la fonction coût, et on donne la forme analytique du gradient dans le chapitre 2. On présente également des résultats numériques. Dans le chapitre 3 on étudie la sensibilité du problème et on donne la forme analytique du gradient sans faire appel à l'état adjoint. Des résultats numériques sont obtenus. Dans le chapitre 4, pour résoudre le problème du fluide, on prescrit la composante normale de la vitesse du fluide et la composante normale des forces de surface. C'est une formulation rarement utilisée pour résoudre les équations de Stokes. On cherche à minimiser la composante tangentielle de la vitesse du fluide à l'interface. On prouve que le problème fluide est bien défini et on présente des résultats numériques. Dans le chapitre 5, on introduit un algorithm où on doit résoudre à chaque pas de temps un problème de minimisation. C'est un algorithme bien adapté notamment quand le fluid est pulsatif. On présente des résultats numériques pour des pas de temps relativement grand.

Un résultat de convergence concernant un algorithme pour des maillages dynamiques est présenté dans le chapitre 6. Dans les chapitres 7 et 8, on veut déterminer numériquement l'évolution d'un domaine bidimensionnel avec application au développement cellulaire. L'écoulement du fluide dans le domaine en mouvement dépend de la tension de surface à la frontière libre. Cette tension est proportionnelle à la courbure de la frontière. Les algorithmes employés sont de type ``front-tracking''. Des résultats numériques sont présentés.

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Campos, Pinto Martin Jean. "Développement et analyse de schémas adaptatifs pour les équations de transport." Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00129013.

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Lim, T. "Quelques applications du contrôle stochastique aux risques de défaut et de liquidité." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00499532.

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Abstract:

Cette thèse se compose de trois parties indépendantes portant sur l'application du contrôle stochastique à la finance. Dans la première partie, nous étudions le problème de maximisation de la fonction d'utilité dans un marché incomplet avec défauts et information totale/partielle. Nous utilisons le principe de la programmation dynamique pour pouvoir caractériser la fonction valeur solution du problème. Ensuite, nous utilisons cette caractérisation pour en déduire une EDSR dont la fonction valeur est solution. Nous donnons également une approximation de cette fonction valeur. Dans la seconde partie, nous étudions les EDSR à sauts. En utilisant les résultats de décomposition des processus à sauts liée au grossissement progressif de filtration, nous faisons un lien entre les EDSR à sauts et les EDSR browniennes. Cela nous permet de donner un résultat d'existence, un théorème de comparaison ainsi qu'une décomposition de la formule de Feynman-Kac. Puis nous utilisons ces techniques pour la détermination du prix d'une option européenne dans un marché complet et le prix d'indifférence d'un actif contingent non duplicable dans un marché incomplet. Enfin, dans la troisième partie, nous utilisons la théorie des erreurs pour expliquer le risque de liquidité comme une propriété intrinsèque au marché. Cela nous permet de modéliser la fourchette Bid-Ask. Puis nous résolvons dans ce modèle le problème de liquidation optimale d'un portefeuille en temps discret et déterministe en utilisant la programmation dynamique.

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Zidane, Ali. "Risk of subsidence and aquifer contamination due to evaporite dissolution : modelization of flow and mass transport in porous and free flow domains." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00867207.

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Abstract:

The groundwater flow in aquifers contain evaporite rocks can cause problems such as geo-mechanical subsidence or collapse. In this work, we focus on the development of numerical models to simulate the flow in porous and non-porous domains in order to study the dissolution phenomenon and fractures evolution over time. The first part of this thesis is devoted to developing new solutions for the validation of numerical models to simulate density driven flow in porous media. The new procedure consist of solving simultaneously the flow and the transport equations using the Levenberg-Marquardt algorithm. The use of this technique allowed us to develop, for the first time, semi-analytical solutions of saltwater intrusion in the case of small diffusion and in the case of a large density contrast. In the second part of this work, we studied the flow in evaporitic rocks. A numerical code was developed to solve the nonlinear system using advanced numerical methods. To validate this new model, we have developed a semi-analytical solution for the density Stokes flow. The third part of this work is devoted to transport with dissolution of rock salt. As a first step, we studied the influence of various parameters on the dissolution of salt in Adlertunnel located at a depth of 160 m in the region of Basel in Switzerland. In a second step, we are interested in the simulation of the fracture's evolution as a result of the dissolution. The numerical model takes into account the Stokes flow and mass transport effects and dissolution of the fracture walls.

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Schmidmayer, Kevin. "Simulation de l'atomisation d'une goutte par un écoulement à grande vitesse." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0339/document.

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Abstract:

Depuis le début du millénaire, la simulation numérique directe est apparue comme un outil précieux capable d'étudier l’atomisation d’une goutte isolée par un écoulement à grande vitesse. L’atomisation peut être divisée en deux phases distinctes : l'éclatement se produit d'abord sous la forme d'aplatissement de la goutte, formant également des filaments, puis il se poursuit via l'obtention d'une multitude de gouttes de tailles réduites ce qui complète le processus d’atomisation. Les principaux objectifs pour le présent travail étaient donc d’établir un modèle et une méthode numérique capables d’étudier au mieux ces phénomènes. L'atomisation d’une goutte isolée est présentée et est accompagnée d’une comparaison avec l’expérience qui confirme les capacités du modèle et de la méthode à simuler numériquement les différents processus physiques mis en jeu. Des informations essentielles quant aux mécanismes d’atomisation, non exploitables avec l’expérience, sont décrites et l’objectif d’obtenir des gouttes de tailles réduites est atteint
Only at the beginning of the millennium, direct numerical simulation has emerged as a valuable tool capable of studying the atomization of an isolated droplet by a high-speed flow. The atomization can be divided into two distinct phases: the aerobreakup occurs first in the form of flattening of the droplet, also forming filaments, and then it continues via the obtaining of a multitude of reduced sizes droplets what completes the process of atomization. The main objectives of this work were therefore to establish a model and a numerical method able to study these phenomena as well as possible. The atomization of an isolated droplet is presented and is accompanied by a comparison with the experiment which confirms the capacities of the model and the method to numerically simulate the different physical processes involved. Essential information on atomization mechanisms, which cannot be exploited with experiments, is described and the objective of obtaining droplets of reduced sizes is achieved

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Zhang, Zhentong. "Micro-bubble dynamics in turbulent flow." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0107.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude du mouvement de petites bulles dans des écoulements turbulents homogènes isotropes. Le travail aborde différentes questions liées à la description statistique des forces hydrodynamiques exercées sur une bulle ainsi qu'à leur modélisation stochastique tenant compte des effets d'intermittence. Nous proposons tout d'abord un modèle pour l'accélération de bulles de taille inférieures à l'échelle dissipative de l'écoulement soumises à la traînée et aux forces d'inertie du fluide. Ce modèle, qui dépend du nombre de Stokes, du nombre de Reynolds et du rapport de densité, reproduit l'évolution de la variance d'accélération ainsi que l'importance relative et l'alignement des deux forces observées à partir de simulations numériques directes (DNS). Deuxièmement, sur la base de l’observation selon laquelle les statistiques d’accélération conditionnelles au taux de dissipation de l’énergie cinétique locale sont invariantes avec le nombre de Stokes et le taux de dissipation, nous proposons un modèle stochastique du vecteur d’accélération instantanée de la bulle, qui tient compte de l’intermittence à petite échelle de la turbulence. La norme de l'accélération de la bulle est obtenue en modélisant le taux de dissipation le long de la trajectoire de la bulle à partir d'un processus stochastique lognormal, tandis que son orientation est donnée par deux marches aléatoires couplées sur une même sphère afin de modéliser l'évolution de l'orientation conjointe la traînée et les forces d'inertie agissant sur la bulle. Le modèle stochastique proposé pour l'accélération des bulles permet d'améliorer les simulations de grandes turbulences (LES) d'écoulements turbulents transportant de petites bulles. Il peut reproduire efficacement l’effet des échelles turbulentes inférieures à la résolution du maillage en ajoutant une contribution aléatoire en fonction du taux de dissipation moyen local. Les comparaisons avec le DNS et les LES standard montrent que le modèle proposé améliore considérablement les statistiques de la phase de formation de bulles. Troisièmement, nous étendons les résultats précédents dans le cas de bulles à plus grand nombre de Reynolds en prenant en compte les lois de traînée non-linéaires. Nous définissons un temps de relaxation effectif basé sur le coefficient de traînée pour caractériser le mouvement de la bulle (accélération, vitesse). Finalement, nous étudions l’effet de la flottabilité et de la force de portance sur la dynamique des bulles et analysons la réduction de la vitesse moyenne ascensionnelle dans les écoulements turbulents par rapport aux écoulements au repos. On observe que la bulle explore de préférence une région ayant une accélération de fluide vers le bas qui contribue, par le biais de la force d’inertie, à réduire la vitesse de montée. De plus, comme déjà observée, la force de portance amène de préférence les bulles dans un mouvement de fluide en aval qui réduit également leur vitesse de montée
This thesis is devoted to the study of the motion of small bubbles in homogeneous isotropic turbulent flows. The work addresses several questions related to the statistical description of the hydrodynamic forces exerted on a bubble as well as the stochastic modeling of their high frequency fluctuations. First, we propose a model for the acceleration of micro-bubbles (smaller than the dissipative scale of the flow) subjected to the drag and the fluid inertia forces. This model, that depends on the Stokes number, the Reynolds number and the density ratio, reproduces the evolution of the acceleration variance as well as the relative importance and alignment of the two forces as observed from Direct Numerical Simulations (DNS). Second, based on the observation that acceleration statistics conditional to the local kinetic energy dissipation rate are invariant with the Stokes number and the dissipation rate, we propose a stochastic model for the instantaneous bubble acceleration vector accounting for the small-scale intermittency of the turbulent flows. The norm of the bubble acceleration is obtained by modeling the dissipation rate along the bubble trajectory from a log-normal stochastic process, whereas its orientation is given by two coupled random walk on a unit sphere in order to model the evolution of the joint orientation of the drag and inertia forces acting on the bubble. Furthermore, the proposed stochastic model for the bubble acceleration is used in the context of large eddy simulations (LES) of turbulent flows laden with small bubbles. It can effectively reproduce effect of turbulent motion at scales smaller than the mesh resolution by adding a random contribution depending on local average dissipation rate. Comparisons with DNS and standard LES, show that the proposed model improves significantly the statistics of the bubbly phase. Third, we extend the previous results in the case of bubbles with large Reynolds number by considering non-linear drag laws. We define an effective relaxation time based on the drag coefficient to characterize bubble motion (acceleration,velocity). Eventually we study the effect of buoyancy and lift force on the bubble dynamics, and analyze the reduction of the average rising velocity in turbulent flow compared to quiescent flows. It is observed that bubbles preferentially explore region having downward fluid acceleration which contributes through the inertia force to reduction of the rising velocity. In addition, as already observed, the lift force brings preferably bubbles into downstream fluid motion which also reduce their rising velocity

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Triboix, Alain. "Contribution a la simulation numerique en dynamique des fluides : premiere partie: sur la simulation numerique des parametres d'ambiance dans un local climatise. application a un nouveau procede de climatisation par diffusion d'air a travers un faux plafond en tissu tendu. seconde partie: un algorithme de generation de maillage structure." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1993. http://www.theses.fr/1993STR13092.

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Abstract:

Premiere partie: sur la simulation numerique des parametres d'ambiance dans un local climatise. Application a un nouveau procede de climatisation par diffusion d'air a travers un faux plafond en tissu tendu. Le code de calcul phoenics a ete etendu pour traiter les problemes thermiques et aerauliques rencontres en genie climatique. Des applications sont presentees concernant les ecoulements de gaz de combustion dans un conduit de fumee, la climatisation par un systeme a deplacement d'air dans une salle de conference et un nouveau procede de climatisation par soufflage d'air a travers un faux plafond en tissu tendu. Une premiere demarche est envisagee qui consiste a faire un premier calcul des temperatures de parois a l'aide d'un modele multizones independant, les temperatures ainsi estimees sont alors introduites en tant que donnees dans le modele champ. La deuxieme demarche consiste a traiter les echanges convectifs a l'aide d'un modele de turbulence bas-reynolds et les echanges radiatifs par la methode de l'enceinte fictive directement au sein du code de calcul. Les resultats obtenus concernant le procede plafond diffusant sont compares aux resultats experimentaux qui portent sur la mesure des temperatures. Seconde partie: un algorithme de generation de maillage structure. Nous presentons un algorithme qui permet de generer une grille structuree optimum. Dans un premier temps, on genere une grille orthogonale qui possede un aspect de grille constant sur l'ensemble du domaine maille. Le rapport du nombre de lignes permettant le remplissage du domaine etant inconnu, l'originalite de la methode consiste a trouver ce nombre. Ensuite, nous envisageons un milieu poreux fictif pour lequel le tenseur de permeabilite est une fonction des coordonnees curvilignes recherchees. On fournit alors le nouveau systeme generateur dans lequel les composantes du tenseur de permeabilite agissent comme des fonctions de controle qui permettent d'optimiser le maillage. Quelques exemples sont presentes qui demontrent l'efficacite de la methode sur les domaines a frontieres presentant de fortes courbures

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Blaise, Philippe. "Dynamique moléculaire quantique : méthodes numériques et étude physique de la structure, de la thermodynamique, de la stabilité et de la fragmentation des agrégats métalliques de sodium." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10110.

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Le but de cette these est l'etude des agregats metalliques de sodium par la simulation numerique. Nous avons developpe deux codes de calculs de dynamique moleculaire ab initio en fonctionnelle de densite. Le premier se fonde sur le modele semi-classique de thomas-fermi etendu. La resolution est en espace reel et utilise la methode car-parrinello. Son cout est en o(n), et nous avons mis au point un pseudopotentiel qui accelere le calcul. Au sacrifice des effets de couche, nous pouvons etudier un vaste ensemble d'agregats. Nous montrons alors qu'avec un minimum d'ajustements, les agregats de sodium suivent une energetique goutte liquide. Nous avons etudie les modes vibratoires de compression et de surface, ainsi que la repartition de la charge. Nous montrons que l'energie de surface des agregats est tres sensible a la temperature, et que leur point de fusion est plus bas que celui du solide. Nous avons extrait des barrieres de fission grace a une methode de contrainte. Le deuxieme code est base sur le modele quantique de kohn-sham. La resolution est en espace reel, et son cur est le couplage de l'algorithme du point fixe de broyden pour l'auto-coherence avec l'algorithme iteratif de lanczos-davidson pour le probleme propre. Cette methode possede un cout beaucoup plus eleve. Dans un premier temps, nous avons optimise les structures de plus basse energie des petits agregats et calcule leur energetique. L'accord avec des travaux anterieurs est excellent. Puis nous avons etudie la dynamique des agregats tres charges. Nous montrons que la fission peut etre extremement sensible aux conditions initiales. Nous avons mis en evidence pour la premiere fois, que les systemes de grande fissilite multifragmentaient avec l'emission preferentielle de monomeres sur des echelles de temps inferieures a la pico-seconde. Ces resultats ont pu etre obtenus grace au developpement d'une methode originale de maillage adaptatif dont la geometrie suit celle du systeme lors de la fragmentation.

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Blondel, Frédéric. "Couplages instationnaires de la vapeur humide dans les écoulements de turbines à vapeur." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00985725.

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Abstract:

Le bon fonctionnement et les performances des turbines à vapeur sont liés à l'état de la vapeur et notamment au taux d'humidité qu'elle contient. EDF souhaite pouvoir maîtriser les phénomènes spécifiques à ces problématiques afin d'améliorer l'utilisation et l'évolution de ses turbines. Le sujet de recherche concerne la modélisation de la formation de l'humidité dans un corps de turbine et l'étude des couplages entre la phase liquide et les instationnarités. Dans ce contexte, la démarche adoptée est la suivante : la présence d'humidité est prise en compte à l'aide d'un modèle homogène, couplé à des modèles de condensation permettant de prendre en compte les phénomènes hors-équilibre thermodynamique : le grossissement et la nucléation des gouttes d'eau dans la vapeur. Pour mener à bien les calculs, des méthodes numériques adaptées aux gaz réels ont été utilisées et testées à l'aide d'un code monodimensionnel avant d'être intégrées dans le code 3D elsA. Deux types de modèles de condensation ont été mis en œuvre, considérant ou non la polydispersion des gouttes dans la vapeur. Les couplages instationnaires entre la condensation et l'écoulement principal ont été étudiés à différents niveaux d'observations (1D, 1D − 3D, 3D). Il a été montré que la méthode des moments apporte une richesse supplémentaire par rapport à un modèle mono-dispersé, et permet de mieux capter les couplages instationnaires entre l'humidité et le champ principal.

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Faugier, Loreline. "Modeling airflow related to train movement in subway stations : small-scale model and numerical simulations compared to on-site measurements." Electronic Thesis or Diss., La Rochelle, 2023. http://www.theses.fr/2023LAROS022.

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La qualité de l'air et l'efficacité de la ventilation dans les stations de métro souterraines sont des préoccupations en matière de santé et de sécurité. L'effet piston, causé par le passage des trains, contribue de manière significative aux mouvements d'air. La réalisation de mesures sur site étant coûteuse, l’utilisation de modèle permet d’étudier et de prédire la circulation de l'air dans ces environnements. Les différences entre les données mesurées et modélisées sont cependant rarement discutées. Cette thèse développe des modèles pour la circulation de l’air induite par les trains sur les quais des stations de métro. Un modèle de dynamique des fluides numérique (CFD) de la station en 3D avec un maillage dynamique est réalisé, et la vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) est utilisée sur un modèle à l'échelle 1:95. Les deux modèles incluent le mouvement réaliste du train, comprenant la décélération, l'arrêt et le départ. Pour valider les modèles, des mesures de la vitesse de l’air à différentes positions sur le quai sont réalisées. Les résultats sont comparés à l'aide de paramètres de corrélation et de forme de pic. Ils montrent que les modèles capturent les principaux éléments de l’effet piston dans la station. Les résultats numériques comme expérimentaux révèlent des différences entre des positions proches les unes des autres, conséquences de caractéristiques de l'écoulement se développant à une fraction de l'échelle du quai dans le plan horizontal ; et des changements locaux de vitesse se produisent sur de courts intervalles de temps liés à la vitesse du train. Cependant, les prédictions plus fines concernant l'amplitude de la vitesse sont moins fiables, car limitées par des simplifications de la géométrie, des conditions aux limites, et des considérations d'échelle. Malgré ces limitations, les modèles permettent d’étudier comment les variations de l’architecture de la station et de la vitesse du train affectent la vitesse et les échanges d'air dans la station
Air quality and ventilation efficiency in underground subway stations are concerns for health and safety. The piston effect, caused by trains passing through the station, contributes significantly to air movements. Models are often used to study and predict airflow in these environments due to challenges in on-site measurements. However, the differences between measured and modeled data are rarely discussed. This thesis focuses on developing models for train-induced airflow on platforms of underground subway stations. A 3D Computational Fluid Dynamics (CFD) model with a dynamic mesh is implemented to simulate the station. A small-scale model at 1:95 scale with Particle Image Velocimetry (PIV) is also used. Both models include the train's realistic movement, deceleration, stop, and departure phases. To validate the models, extensive on-site measurements are conducted, recording velocity magnitude at various platform positions. The results are compared using correlation and peak shape parameters. They show that models can capture the key elements of piston wind in the station: both the numerical and experimental results reveal that differences can be found between locations close to each other, that are the consequence of flow features developing at a fraction of the platform scale in the horizontal plane; and that local velocity changes occur over short time intervals scaling with the train velocity. However, finer predictions about the value of velocity magnitude are less reliable as they are bounded by simplifications of the geometry, of the boundary conditions and by scaling considerations. Despite these limitations, the models provide insights into flow patterns and are used to investigate how changes in station blockage ratio and train speed affect velocity magnitude and air exchanges in the station. The study concludes that the models are valuable tools for exploring platform airflow, but caution is needed in interpreting fine-scale velocity predictions

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Lavie, Guillaume. "Simulation et analyse numérique de procédés de récupération de pétrole caractérisés par des fronts raides." Thesis, Pau, 2011. http://www.theses.fr/2011PAUU3028/document.

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Abstract:

Du fait de la raréfaction des gisements de pétrole conventionnel et de l'accroissement de la demande mondiale, les compagnies pétrolières sont amenées à considérer de nouvelles réserves inexploitées car trop coûteuses à l'exploitation il y a quelques années. Ce travail est consacré à la simulation numérique d'un procédé d'extraction de pétrole lourd, le VAPEX, caractérisé par l'injection de solvant facilitant le drainage par gravité de l'huile. L'enjeu principal de cette thèse est de simuler numériquement et avec précision, le mécanisme de pénétration du solvant dans l'huile, cette zone de pénétration étant relativement mince à l'échelle du réservoir. Notre travail a porté sur l'utilisation d’algorithmes de raffinement adaptatif de maillages pour la simulation de ce procédé. Ces considérations nous ont amené à considérer la problématique d'application d'algorithmes de raffinement de maillages en milieu poreux, et plus particulièrement en milieux poreux hétérogènes pour lesquels les indicateurs (ou estimateurs) existants permettant de déterminer les zones à raffiner ne sont pas clairement établis. Dans un premier temps, nous mettons en place l'ensemble des équations que nous sommes amené à résoudre numériquement au cours de l'élaboration des codes de simulation de procédés d'extraction par injection d'eau et de solvant. Nous décrivons ensuite le procédé VAPEX, et nous établissons l'étude semi-analytique de Butler & Mokrys du procédé à laquelle nous ajoutons la prise en compte des termes capillaires. Nous décrivons ensuite deux méthodes mathématiques permettant d'établir des estimateurs a posteriori pour de tels problèmes. Au cours de ce travail, nous mettons en place deux codes de simulation de réservoirs, le premier est un simulateur basé sur une discrétisation des équations par une méthode de discrétisation par éléments finis mixtes hybrides et permettant de simuler des problèmes d'injection d'eau et le second est basé sur une méthode de discrétisation par volumes finis permettant de simuler des procédés d'injection de solvant tels que le VAPEX. Nous utilisons ensuite ces estimateurs par le biais d’un algorithme de raffinement de maillages pour ces deux codes de simulation. L'étude du modèle semi-analytique que nous avons faite du procédé VAPEX montre que sous certaines hypothèses le terme capillaire peut être assimilé à un terme diffusif pour prédire l'avancement du front. Les estimateurs mis en place basés sur les variations des flux permettent de déterminer les zones de front pour des réservoirs hétérogènes. Nous illustrons ce résultat sur une simulation d'un problème d'injection d'eau à l'aide du simulateur mis en place. Les estimateurs mis en place permettent également de capter les fronts des saturations des phases et de concentration des constituants. Nous illustrons ce résultat sur une simulation du procédé VAPEX.Ce travail a amené à la mise en place d’estimateurs permettant de raffiner des maillages autour des fronts de saturation et de concentration pour des milieux poreux hétérogènes au cours de la simulation d'écoulements en milieux poreux. Pour caractériser ces estimateurs, nous avons distingué un front de saturation (resp. concentration), qui correspond est une forte variation de saturation (resp. concentration) engendrant une forte variation du flux, d'un fort gradient de saturation (resp. concentration) qui apparait automatiquement lorsque la perméabilité du milieu poreux varie brutalement. Les extensions de ce travail pourraient permettre de mettre en œuvre plus de simulations faisant varier les termes capillaires et les termes dispersifs affin de mieux apprécier le comportement des estimateurs introduits. Il serait également intéressant d'étudier l'impact des hypothèses faites pour établir les estimateurs empiriques utilisés. Enfin, de tels estimateurs pourraient s'appliquer à des codes de simulation tenant compte de la dispersion en milieu poreux
With rarefaction of conventional petroleum fields and the world supply increase, petroleum companies have to consider new unexploited reserves because of their exploitation cost few years ago. These reserves are called unconventional reserves, mainly heavy oil or extra heavy oil. This work is devoted to the numerical simulation of an extraction process of heavy oil, the VAPEX. VAPEX is characterized by solvent injection in a horizontal well in order to facilitate gravity drainage of oil in a producer well situated in the same way under the injector well. The main stake to simulate this process is to simulate the mechanism of solvent penetration in oil with precision, this penetration zone being very thin drawn to the reservoir scale. We focus our work on application of algorithm of adaptive mesh refinement to simulate this process. This consideration lead us to consider the issue of application of mesh refinement in porous media, especially in heterogeneous porous media for which existing indicators (or estimators) do not allow to determine properly the zone to be refined. The objective of this work is to determine a posteriori estimators for implementation of simulation codes of heterogeneous petroleum reservoirs and their application to the VAPEX process. Firstly, we set the whole equations we have to solve numerically to build simulators of petroleum extraction processes by water injection and solvent injection. Then, we describe the VAPEX process and we establish the semi-analytical study of Butler & Mokrys of this process for which we take in account influence of capillarity. Afterwards, we describe two mathematical methods to establish a posteriori estimators for such problems. One of these methods is based on empirical extrapolation of existing estimators for hyperbolic problems given by Ohlberger. In the course of this work, we set two simulation codes of petroleum reservoirs, the first is a simulator based on equations discretisation by mixed finite element method allowing simulation of water injection problems and the second is based on discretisation by finite volumes method allowing simulation of solvent injection processes like the VAPEX. Then, we apply these estimators to an algorithm of mesh refinement for these two simulation codes. The study of the semi-analytical model set of the VAPEX process show that under hypothesis, capillarity can be likened to a diffusive term to determine the front tracking. Estimators set are based on flux variation and allow determining sharp zone to be refined in heterogeneous porous media. We illustrate this result for a simulation of water injection with the simulator built. The estimators set can also track saturations fronts and concentrations fronts. We illustrate this result on a simulation of the VAPEX process. This work shows it is possible to set estimators allowing mesh refinement to track saturations and concentrations fronts during simulation of flow in heterogeneous porous media. To set such estimators, we make a distinction between saturation (resp. concentration) front and high saturation (resp. concentration) gradient. To our point of view, a front is a high variation of saturation or concentration that has a high impact on the flux variation. It is different from a high gradient that appear automatically where the permeability of the porous media has a high variation. This work could be complemented by making more simulations with variations of capillarity and dispersive terms in order to have a better appreciation of estimators introduced. It would be advisable to study the impact of suppositions done to establish these empirical estimators set. After all, such estimators could be applied to a simulation code taking in account dispersion in porous media

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Sboui, Amel. "Quelques méthodes numériques robustes pour l'écoulement et le transport en milieu poreux." Phd thesis, Université Paris Dauphine - Paris IX, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00284856.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de modéliser et de développer des outils numériques adaptés à l'étude de l'écoulement des eaux souterraines ainsi que la propagation des polluants en milieux poreux. La motivation de ce travail est un benchmark du GDR Momas et de l'Andra pour la simulation de la propagations 3-D des radionucléides autour d'un stockage profond de déchets nucléaires. Premièrement on a construit une nouvelle méthode d'éléments finis mixtes sur un maillage formé d'hexaèdres généraux. La convergence de la méthode est prouvée et confirmée par des tests numériques. Deuxièment, nous présentons une méthode de discrétisation en temps pour une équation d'advection telle que des pas de temps différents sont utilisés dans différents sous-domaines afin de prendre en compte les hétérogèneités.
Enfin une méthode numérique pour le calcul de transport de contaminants est proposée. Les techniques précédentes sont implémentées en 3-D et des résultats numériques sont présentés sur le benchmark 3-D champ lointain du GDR Momas et de l'Andra.

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Nadau, Lionel. "Schémas numériques instationnaires pour des écoulements multiphasiques multiconstituants dans des bassins sédimentaires." Phd thesis, Université de Pau et des Pays de l'Adour, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003624.

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Abstract:

Un bassin sédimentaire est un milieu poreux de grande dimension (plusieurs dizaines de kilomètres de long et de large pour une profondeur d'environ cinq kilomètres) qui évolue au cours du temps par les effets de compaction et de sédimentation. Au cours de cette évolution, des hydrocarbures vont se former et s'écouler dans le bassin. On établit alors un modèle permettant de simuler cette évolution de bassin ainsi que la création, la migration et le piégeage des hydrocarbures dans des roches appelées roches magasins. Ces phénomènes se déroulant sur des centaines de millions d'années, on s'est attaché à étudier principalement une discrétisation temporelle de ces équations. On a ainsi mis en avant un raffinement local du pas de temps dont le principe est de recalculer la solution sur une zone jugée "mauvaise". A l'extérieure de cette zone, la solution est admissible. La difficulté vient de la détermination de la zone qui doit - être suffisamment "grande" pour avoir une bonne qualité de la solution, mais suffisamment "petite" pour obtenir un gain calcul. Les estimateurs a posteriori permettent de contourner cette difficulté. On a donc entrepris une étude théorique de ces estimateurs a posteriori dans le cas des équations linéaires elliptique et parabolique. Des simulations numériques montrent l'efficacité de ces estimateurs dans des cas académiques.

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Dos, Santos Fabien. "Contribution à l'étude de la formation des sprays." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00869635.

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Abstract:

Le travail de cette thèse a pour but de fournir et valider des outils permettant d'étudier et de comprendre les phénomènes mis en jeu lors de l'injection d'un carburant dans un moteur à combustion interne, principalement axé sur l'écoulement intra-injecteur. Ces outils sont numériques et permettent de simuler la formation d'un spray. Une première partie est axée sur la modélisation 0D. Les modèles permettant de prédire des caractéristiques de spray comme son angle, sa pénétration ou encore la longueur du corps liquide, sont comparés à des données expérimentales. Les conclusions sont que la modélisation 0D permet d'obtenir de bons résultats. Par contre une meilleure connaissance de l'influence de la cavitation sur le spray, qui passe par la compréhension de l'écoulement intra-injecteur, pourrait être bénéfique pour la prédiction de ces modèles. Une seconde étude sur l'écoulement intra-injecteur est alors menée en utilisant un modèle à équation barotrope. Une validation de celui-ci est effectuée de façon à vérifier qu'il est capable de prédire correctement l'écoulement dans un injecteur. Le modèle offre de bons résultats et peut être utilisé pour l'étude suivante. Enfin, dans la dernière partie, le modèle de cavitation qui a été validé est utilisé. Une géométrie d'injecteur mono-trou est utilisée avec des pressions comparables à celles utilisées actuellement en automobile. L'étude consiste à étudier l'influence de plusieurs paramètres géométriques sur l'apparition de la cavitation. Le mouvement de l'aiguille est aussi étudié et est comparé, après avoir offert au code la possibilité de maillage mobile, à des résultats in-stationnaires pour plusieurs levées d'aiguille.

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Foerster, Evelyne. "Évaluation des Méthodes Meshfree pour les Simulations Géomécaniques en Transformations Finies." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00649662.

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Abstract:

Ce travail propose tout d'abord une synthèse des principales méthodes sans maillage (i.e. meshfree) existant actuellement (DEM, EFGM, h-p Clouds, SPH, RKPM, RKI, MLS/RK, PIM, RPIM, MLS/RBF, etc.), en fournissant une écriture commune à toutes les méthodes et en mettant ainsi directement en évidence les spécificités de chacune vis-à-vis de la construction des fonctions de forme. Plusieurs techniques spécifiques à la mise en œuvre numérique des méthodes meshfree sont également présentées et discutées. Les performances des différentes méthodes et techniques sont enfin comparées pour des tests mécaniques standards. Ce travail présente par ailleurs le modèle dynamique non linéaire utilisé pour modéliser les milieux poreux saturés en transformations finies, ainsi que les approches classiques pour établir la loi de comportement de la phase solide. Ce modèle est évalué sur diverses applications géomécaniques, en comparant les résultats obtenus pour différentes méthodes avec et sans maillage.

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Dissertations / Theses on the topic 'Grossissement dynamique du maillage'

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