Leçons sur l'intégration des équations aux dérivées partielles du premier ordre; faites à la Faculté des sciences de Paris aux candidats à l'agrégation.

Mode of access: Internet.

Leçons sur l'intégration des équations aux dérivées partielles du premier ordre; faites à la Faculté des sciences de Paris aux candidats à l'agrégation.

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Schéma implicite pour la résolution d'un système hyperbolique d'équations aux dérivées partielles

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Schéma implicite pour la résolution d'un système hyperbolique d'équations aux dérivées partielles

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Méthodes rapides et efficaces pour la résolution numérique d'équations de type Hamilton-Jacobi avec application à la simulation de feux de forêt

Cette thèse est divisée en trois chapitres. Le premier explique comment utiliser la méthode «level-set» de manière rigoureuse pour faire la simulation de feux de forêt en utilisant comme modèle physique pour la propagation le modèle de l'ellipse de Richards. Le second présente un nouveau schéma semi-implicite avec une preuve de convergence pour la solution d'une équation de type Hamilton-Jacobi anisotrope. L'avantage principal de cette méthode est qu'elle permet de réutiliser des solutions à des problèmes «proches» pour accélérer le calcul. Une autre application de ce schéma est l'homogénéisation. Le troisième chapitre montre comment utiliser les méthodes numériques des deux premiers chapitres pour étudier l'influence de variations à petites échelles dans la vitesse du vent sur la propagation d'un feu de forêt à l'aide de la théorie de l'homogénéisation.

Semi-similar solutions of the unsteady compressible second-order boundary layer flow at the stagnation point

Semi-similar solutions of the unsteady compressible laminar boundary layer flow over two-dimensional and axisymmetric bodies at the stagnation point with mass transfer are studied for all the second-order boundary layer effects when the free stream velocity varies arbitrarily with time. The set of partial differential equations governing the unsteady compressible second-order boundary layers representing all the effects are derived for the first time. These partial differential equations are solved numerically using an implicit finite-difference scheme. The results are obtained for two particular unsteady free stream velocity distributions: (a) an accelerating stream and (b) a fluctuating stream. It is observed that the total skin friction and heat transfer are strongly affected by the surface mass transfer and wall temperature. However, their variation with time is significant only for large times. The second-order boundary layer effects are found to be more pronounced in the case of no mass transfer or injection as compared to that for suction. Résumé Des solutions semi-similaires d'écoulement variable compressible de couche limite sur des corps bi-dimensionnels thermique, sont étudiées pour tous les effets de couche limite du second ordre, lorsque la vitesse de l'écoulement libre varie arbitrairement avec le temps. Le systéme d'équations aux dérivées partielles représentant tous les effets est écrit pour la premiére fois. On le résout numériquement á l'aide d'un schéma implicite aux différences finies. Les résultats sont obtenus pour deux cas de vitesse variable d'écoulement libre: (a) un écoulement accéléré et (b) un écoulement fluctuant. On observe que le frottement pariétal total et le transfert de chaleur sont fortement affectés par le transfert de masse et la température pariétaux. Néanmoins, leur variation avec le temps est sensible seulement pour des grandes durées. Les effets sont trouvés plus prononcés dans le cas de l'absence du transfert de masse ou de l'injection par rapport au cas de l'aspiration.

Simulation numérique de feux de forêt avec réinitialisation et contournement d’obstacles

Ce travail présente une technique de simulation de feux de forêt qui utilise la méthode Level-Set. On utilise une équation aux dérivées partielles pour déformer une surface sur laquelle est imbriqué notre front de flamme. Les bases mathématiques de la méthode Level-set sont présentées. On explique ensuite une méthode de réinitialisation permettant de traiter de manière robuste des données réelles et de diminuer le temps de calcul. On étudie ensuite l’effet de la présence d’obstacles dans le domaine de propagation du feu. Finalement, la question de la recherche du point d’ignition d’un incendie est abordée.

Solutions de rang k et invariants de Riemann pour les systèmes de type hydrodynamique multidimensionnels

Dans ce travail, nous adaptons la méthode des symétries conditionnelles afin de construire des solutions exprimées en termes des invariants de Riemann. Dans ce contexte, nous considérons des systèmes non elliptiques quasilinéaires homogènes (de type hydrodynamique) du premier ordre d'équations aux dérivées partielles multidimensionnelles. Nous décrivons en détail les conditions nécessaires et suffisantes pour garantir l'existence locale de ce type de solution. Nous étudions les relations entre la structure des éléments intégraux et la possibilité de construire certaines classes de solutions de rang k. Ces classes de solutions incluent les superpositions non linéaires d'ondes de Riemann ainsi que les solutions multisolitoniques. Nous généralisons cette méthode aux systèmes non homogènes quasilinéaires et non elliptiques du premier ordre. Ces méthodes sont appliquées aux équations de la dynamique des fluides en (3+1) dimensions modélisant le flot d'un fluide isentropique. De nouvelles classes de solutions de rang 2 et 3 sont construites et elles incluent des solutions double- et triple-solitoniques. De nouveaux phénomènes non linéaires et linéaires sont établis pour la superposition des ondes de Riemann. Finalement, nous discutons de certains aspects concernant la construction de solutions de rang 2 pour l'équation de Kadomtsev-Petviashvili sans dispersion.

Aspects géométriques et intégrables des modèles de matrices aléatoires

Travail réalisé en cotutelle avec l'université Paris-Diderot et le Commissariat à l'Energie Atomique sous la direction de John Harnad et Bertrand Eynard.

Analyse de groupe d’un modèle de la plasticité idéale planaire et sur les solutions en termes d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre

Les objets d’étude de cette thèse sont les systèmes d’équations quasilinéaires du premier ordre. Dans une première partie, on fait une analyse du point de vue du groupe de Lie classique des symétries ponctuelles d’un modèle de la plasticité idéale. Les écoulements planaires dans les cas stationnaire et non-stationnaire sont étudiés. Deux nouveaux champs de vecteurs ont été obtenus, complétant ainsi l’algèbre de Lie du cas stationnaire dont les sous-algèbres sont classifiées en classes de conjugaison sous l’action du groupe. Dans le cas non-stationnaire, une classification des algèbres de Lie admissibles selon la force choisie est effectuée. Pour chaque type de force, les champs de vecteurs sont présentés. L’algèbre ayant la dimension la plus élevée possible a été obtenues en considérant les forces monogéniques et elle a été classifiée en classes de conjugaison. La méthode de réduction par symétrie est appliquée pour obtenir des solutions explicites et implicites de plusieurs types parmi lesquelles certaines s’expriment en termes d’une ou deux fonctions arbitraires d’une variable et d’autres en termes de fonctions elliptiques de Jacobi. Plusieurs solutions sont interprétées physiquement pour en déduire la forme de filières d’extrusion réalisables. Dans la seconde partie, on s’intéresse aux solutions s’exprimant en fonction d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre. La méthode des caractéristiques généralisées ainsi qu’une méthode basée sur les symétries conditionnelles pour les invariants de Riemann sont étendues pour être applicables à des systèmes dans leurs régions elliptiques. Leur applicabilité est démontrée par des exemples de la plasticité idéale non-stationnaire pour un flot irrotationnel ainsi que les équations de la mécanique des fluides. Une nouvelle approche basée sur l’introduction de matrices de rotation satisfaisant certaines conditions algébriques est développée. Elle est applicable directement à des systèmes non-homogènes et non-autonomes sans avoir besoin de transformations préalables. Son efficacité est illustrée par des exemples comprenant un système qui régit l’interaction non-linéaire d’ondes et de particules. La solution générale est construite de façon explicite.

Simulation de la nage anguilliforme

Ce document traite premièrement des diverses tentatives de modélisation et de simulation de la nage anguilliforme puis élabore une nouvelle technique, basée sur la méthode de la frontière immergée généralisée et la théorie des poutres de Reissner-Simo. Cette dernière, comme les équations des fluides polaires, est dérivée de la mécanique des milieux continus puis les équations obtenues sont discrétisées afin de les amener à une résolution numérique. Pour la première fois, la théorie des schémas de Runge-Kutta additifs est combinée à celle des schémas de Runge-Kutta-Munthe-Kaas pour engendrer une méthode d’ordre de convergence formel arbitraire. De plus, les opérations d’interpolation et d’étalement sont traitées d’un nouveau point de vue qui suggère l’usage des splines interpolatoires nodales en lieu et place des fonctions d’étalement traditionnelles. Enfin, de nombreuses vérifications numériques sont faites avant de considérer les simulations de la nage.

Invariant discretizations of partial differential equations

Un algorithme permettant de discrétiser les équations aux dérivées partielles (EDP) tout en préservant leurs symétries de Lie est élaboré. Ceci est rendu possible grâce à l'utilisation de dérivées partielles discrètes se transformant comme les dérivées partielles continues sous l'action de groupes de Lie locaux. Dans les applications, beaucoup d'EDP sont invariantes sous l'action de transformations ponctuelles de Lie de dimension infinie qui font partie de ce que l'on désigne comme des pseudo-groupes de Lie. Afin d'étendre la méthode de discrétisation préservant les symétries à ces équations, une discrétisation des pseudo-groupes est proposée. Cette discrétisation a pour effet de transformer les symétries ponctuelles en symétries généralisées dans l'espace discret. Des schémas invariants sont ensuite créés pour un certain nombre d'EDP. Dans tous les cas, des tests numériques montrent que les schémas invariants approximent mieux leur équivalent continu que les différences finies standard.

Leçons sur la théorie générale des surfaces et les applications géométriques du calcul infinitésimal,

1. ptie. Généralités. Coordonnées curvilignes. Surfaces minima. 1887.--2. ptie. Les congruences et les équations linéaires aux dérivées partielles. Des lignes tracées sur les surfaces. 1889.--3. ptie. Lignes géodésiques et courbure géodésique. Paramètres différentiels. Déformation des surfaces. 1894.--4. ptie. Déformation infiniment petite et représentation sphérique. Notes et additions: I. Sur les méthodes d'approximations successives dans la théorie des équations différentielles, par É. Picard. II. Sur les géodésiques à intégrales quadratiques, par G. Koenigs. III. Sur la théorie des équations aux dérivées partielles du second ordre, par E. Cosserat. IV-XI. Par l'auteur. 1896.

Cours d'analyse de l'École polytechnique /

1. t. Calcul différentiel: Variables réelles. Variables complexes. Séries. Applications géométriques de la série de Taylor. Courbes planes algébriques.--2. t. Calcul intégral: Intégrales indéfinies. Intégrales définies. Des fonctions représentées par des intégrales définies. Potentiels newtoniens. Séries de Fourier. Intégrales complexes. Fonctions elliptiques. Intégrales abéliennes.--3. t. Équations différentielles ordinaires. Équations linéaires. Équations aux dérivées partielles. Calcul des variations. Potentiels newtoniens.

Sur l'intégration des équations aux dérivées partielles du second ordre par la méthode des caractéristiques ...

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