La complexification de la modélisation multi-physique conduit d'une part à devoir simuler des systèmes d'équations différentielles ordinaires et d'équations différentielles algébriques de plus en plus grands en nombre d'inconnues et sur des temps de simulation longs. D'autre part l'évolution des architectures de calcul parallèle nécessite d'autres voies de parallélisation que la décomposition de système en sous-systèmes. Dans ce travail, nous proposons de concevoir des méthodes de décomposition de domaine pour la résolution d'EDO en temps. Nous reformulons le problème à valeur initiale en un problème aux valeurs frontières sur l'intervalle de temps symétrisé, sous l'hypothèse de réversibilité du flot. Nous développons deux méthodes, la première apparentée à une méthode de complément de Schur, la seconde basée sur une méthode de type Schwarz dont nous montrons la convergence pouvant être accélérée par la méthode d'Aitken dans le cadre linéaire. Afin d'accélérer la convergence de cette dernière dans le cadre non-linéaire, nous introduisons les techniques d'extrapolation et d'accélération de la convergence des suites non-linéaires. Nous montrons les avantages et les limites de ces techniques. Les résultats obtenus nous conduisent à développer l'accélération de la méthode de type Schwarz par une méthode de Newton. Enfin nous nous intéressons à l'étude de conditions de raccord non-linéaires adaptées à la décomposition de domaine de problèmes non-linéaires. Nous nous servons du formalisme hamiltonien à ports, issu du domaine de l'automatique, pour déduire les conditions de raccord dans le cadre l'équation de Saint-Venant et de l'équation de la chaleur non-linéaire. Après une étude analytique de la convergence de la DDM associée à ces conditions de transmission, nous proposons et étudions une formulation de Lagrangien augmenté sous l'hypothèse de séparabilité de la contrainte.

La complexification de la modélisation multi-physique conduit d’une part à devoir simuler des systèmes d’équations différentielles ordinaires et d’équations différentielles algébriques de plus en plus grands en nombre d’inconnues et sur des temps de simulation longs. D’autre part l’évolution des architectures de calcul parallèle nécessite d’autres voies de parallélisation que la décomposition de système en sous-systèmes. Dans ce travail, nous proposons de concevoir des méthodes de décomposition de domaine pour la résolution d’EDO en temps. Nous reformulons le problème à valeur initiale en un problème aux valeurs frontières sur l’intervalle de temps symétrisé, sous l’hypothèse de réversibilité du flot. Nous développons deux méthodes, la première apparentée à une méthode de complément de Schur, la seconde basée sur une méthode de type Schwarz dont nous montrons la convergence pouvant être accélérée par la méthode d’Aitken dans le cadre linéaire. Afin d’accélérer la convergence de cette dernière dans le cadre non-linéaire, nous introduisons les techniques d’extrapolation et d’accélération de la convergence des suites non-linéaires. Nous montrons les avantages et les limites de ces techniques. Les résultats obtenus nous conduisent à développer l’accélération de la méthode de type Schwarz par une méthode de Newton. Enfin nous nous intéressons à l’étude de conditions de raccord non-linéaires adaptées à la décomposition de domaine de problèmes non-linéaires. Nous nous servons du formalisme hamiltonien à ports, issu du domaine de l’automatique, pour déduire les conditions de raccord dans le cadre l’équation de Saint-Venant et de l’équation de la chaleur non-linéaire. Après une étude analytique de la convergence de la DDM associée à ces conditions de transmission, nous proposons et étudions une formulation de Lagrangien augmenté sous l’hypothèse de séparabilité de la contrainte. / Complexification of multi-physics modeling leads to have to simulate systems of ordinary differential equations and algebraic differential equations with increasingly large numbers of unknowns and over large times of simulation. In addition the evolution of parallel computing architectures requires other ways of parallelization than the decomposition of system in subsystems. In this work, we propose to design domain decomposition methods in time for the resolution of EDO. We reformulate the initial value problem in a boundary values problem on the symmetrized time interval, under the assumption of reversibility of the flow. We develop two methods, the first connected with a Schur complement method, the second based on a Schwarz type method for which we show convergence, being able to be accelerated by the Aitken method within the linear framework. In order to accelerate the convergence of the latter within the non-linear framework, we introduce the techniques of extrapolation and of acceleration of the convergence of non-linear sequences. We show the advantages and the limits of these techniques. The obtained results lead us to develop the acceleration of the method of the type Schwarz by a Newton method. Finally we investigate non-linear matching conditions adapted to the domain decomposition of nonlinear problems. We make use of the port-Hamiltonian formalism, resulting from the control field, to deduce the matching conditions in the framework of the shallow-water equation and the non-linear heat equation. After an analytical study of the convergence of the DDM associated with these conditions of transmission, we propose and study a formulation of augmented Lagrangian under the assumption of separability of the constraint.

Dans cet article, nous proposons une nouvelle bibliothèque de techniques non linéaires pour accélérer l’équation de transport en ordonnées discrètes. Deux nouveaux types de méthodes d'accélération non linéaire appelées méthode de rééquilibrage spatialement variable (SVRM) et accélération de matrice de réponse (RMA), respectivement, sont proposées et étudiées. La première méthode, SVRM, est basée sur le calcul de la variation spatiale de premier ordre de l'équation de la balance des neutrons. RMA, est une méthode DP0 qui utilise la connaissance de l'opérateur de transport pour former une relation cohérente. Deux variantes distinctes de RMA, appelées respectivement Explicit-RMA (E-RMA) et Balance (B-RMA), sont dérivées. Les propriétés de convergence des deux méthodes d'accélération sont étudiées pour deux schémas d'itération différents de l'opérateur de transport de la méthode des caractéristiques (MOC) pour une dalle 1D, en utilisant une analyse spectrale et une analyse de Fourier. Sur la base des résultats de la comparaison 1D, seuls les outils RMA et CMFD ont été implémentés dans la bibliothèque. Les performances de RMA sont comparées à celles de CMFD en utilisant les tests 3D C5G7, ZPPR et UH12. Les schémas de résolution parallèles et séquentiels sont considérés. L'analyse des résultats indique que les deux variantes de RMA ont une efficacité et une stabilité améliorées par rapport au CMFD, pour les matériaux à diffusion optique. De plus, le RMA montre une amélioration importante de la stabilité et de l'efficacité lorsque la géométrie est décomposée spatialement. Pour obtenir des performances numériques optimales, une combinaison de RMA et de CMFD est suggérée. Une enquête plus approfondie sur l'utilisation et l'amélioration de la RMA est proposée. De plus, de nombreuses idées pour étendre les fonctionnalités de la bibliothèque sont présentées. / In this paper we propose a new library of non-linear techniques for accelerating the discrete-ordinates transport equation. Two new types of nonlinear acceleration methods called Spatially Variant Rebalancing Method (SVRM) and Response Matrix Acceleration (RMA), respectively, are proposed and investigated. The first method, SVRM, is based on the computation of the zeroth and first order spatial variation of the neutron balance equation. RMA, is a DP0 method that uses knowledge of the transport operator to form a consistent relationship. Two distinct variants of RMA, called Explicit-RMA (E-RMA) and Balance (B-RMA), respectively, are derived. The convergence properties of both acceleration methods are investigated for two different iteration schemes of the method of characteristics (MOC) transport operator for a 1D slab, using spectral and Fourier analysis. Based off the results of the 1D comparison, only RMA and CMFD were implemented in the library. The performance of RMA is compared to CMFD using the C5G7, ZPPR, and UH12 3D benchmarks. Both parallel and sequential solving schemes are considered. Analysis of the results indicates that both variants of RMA have improved effectiveness and stability relative to CMFD, for optically diffusive materials. Moreover, RMA shows great improvement in stability and effectiveness when the geometry is spatially decomposed. To achieve optimal numerical performance, a combination of RMA and CMFD is suggested. Further investigation into the use and improvement of RMA is proposed. As well, many ideas for extending the features of the library are presented.