Ce travail a consisté en la présentation et la validation d'une nouvelle méthode ayant pour thème la simulation de la propagation d'ondes. Le problème analysé est celui de la diffraction d'ondes en régime harmonique par des obstacles tridimensionnels quelconques. Pour modéliser ces phénomènes, nous nous sommes intéressés aux équations intégrales. La méthodes proposée a pour objectif de les utiliser à hautes fréquences en réduisant la complexité du calcul et surtout en stockage mémoire. Son originalité réside en une approche en deux temps de la solution cherchée. Dans un premier temps, on utilise une discrétisation microlocale. Dans un second temps, on propose une transformation par ondelettes. L'approche microlocale, qui repose sur l'usage systèmatique d'une localisation en espace et en direction de propagation, conduit à inverser des matrices creuses mais très mal conditionnées. Pour surmonter cette difficulté, nous aovns considéré la seconde approche qui consiste à opérer un filtrage par ondelettes. Ces approximations se sont avérées particulièrement efficaces pour diminuer le remplissage et la taille des matrices issues de la résolutions d'équations intégrales.<br />Le développement et la mise au point d'un code ont été effectués au CERMICS-INRIA Sophia-Antipolis. La vérification de la validité de notre code s'appuie sur des calculs de surface équivalente radar. Des résultats numériques encourageants sont présentés pour des obstacles convexes et non-connexes.<br />La méthode est ensuite étendue aux opérateurs pseudo-différentiels et Fourier-intégraux. Ils interviennent dans le cas de milieux hétérogènes et anisotropes.

Cette thèse traite de la modélisation de la propagation d'ondes dans des milieux comportant des fils minces i.e. dont l'épaisseur est bien plus petite que la longueur d'onde. En appliquant la méthode des développements raccordés, nous dérivons un développement de la solution de l'équation de Helmholtz en 2D autour d'un petit obstacle avec condition de Dirichlet sur le bord et proposons un modèle approché dans lequel intervient une condition de Dirichlet moyennée. Par ailleurs nous proposons et analysons deux méthodes numériques non standard pour en calculer la solution avec précision : l'une est adaptée de la méthode de la fonction singulière et l'autre est une version scalaire de la méthode de Holland. Nous démontrons la consistance de ces méthodes. Nous effectuons ensuite le même travail en 3D pour le problème de Helmholtz avec condition de Dirichlet sur le bord d'un objet filiforme dont les pointes sont arrondies ellipsoïdalement. Nous dérivons également un modèle approché dont l'étude mène à une justification théorique de l'équation de Pocklington dans sa version scalaire.

Cette thèse propose une étude originale de la propagation d'ondes acoustiques dans un guide d'ondes. La méthode consiste à factoriser l'équation des ondes grâce à la technique du plongement invariant: on introduit dans le domaine une frontière mobile, correspondant à une section du guide, et on résout le problème pour la partie du guide comprise entre cette section et une de ses faces. Cela permet d'obtenir un système couplé d'équations différentielles et de faire apparaître un opérateur de type Dirichlet-to-Neumann, solution d'une équation de Riccati. On étudie alors celui-ci à l'aide d'une formule de représentation: l'opérateur est semblable à un semi-groupe linéaire par une transformation homographique.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3744. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 167-171.

La mise en œuvre de la méthode des éléments finis de frontière nécessite l'évaluation d'intégrales comportant un intégrand singulier. Un calcul fiable et précis de ces intégrales peut dans certains cas se révéler à la fois crucial et difficile. La méthode que nous proposons consiste en une réduction récursive de la dimension du domaine d'intégration et aboutit à une représentation de l'intégrale sous la forme d'une combinaison linéaire d'intégrales mono-dimensionnelles dont l'intégrand est régulier et qui peuvent s'évaluer numériquement mais aussi explicitement. L'équation de Helmholtz 3-D sert d'équation modèle mais ces résultats peuvent être utilisés pour les équations de Laplace et de Maxwell 3-D. L'intégrand est décomposé en une partie homogène et une partie régulière ; cette dernière peut être traitée par les méthodes usuelles d'intégration numérique. Pour la discrétisation du domaine, des triangles plans sont utilisés ; par conséquent, nous évaluons des intégrales sur le produit de deux triangles. La technique que nous avons développée nécessite de distinguer entre diverses configurations géométriques ; c'est pourquoi nous traitons séparément le cas de triangles coplanaires, dans des plans sécants ou parallèles. Divers prolongements significatifs de la méthode sont présentés : son extension à l'électromagnétisme, l'évaluation de l'intégrale du noyau de Green complet pour les coefficients d'auto-influence, et le calcul de la partie finie d'intégrales hypersingulières.

An explicit algorithm for the extrapolation of one-way wavefields is proposed which combines recent developments in information theory and theoretical signal processing with the physics of wave propagation. Because of excessive memory requirements, explicit formulations for wave propagation have proven to be a challenge in {3-D}. By using ideas from ``compressed sensing'', we are able to formulate the (inverse) wavefield extrapolation problem on small subsets of the data volume, thereby reducing the size of the operators. According {to} compressed sensing theory, signals can successfully be recovered from an imcomplete set of measurements when the measurement basis is incoherent} with the representation in which the wavefield is sparse. In this new approach, the eigenfunctions of the Helmholtz operator are recognized as a basis that is incoherent with curvelets that are known to compress seismic wavefields. By casting the wavefield extrapolation problem in this framework, wavefields can successfully be extrapolated in the modal domain via a computationally cheaper operatoion. A proof of principle for the ``compressed sensing'' method is given for wavefield extrapolation in 2-D. The results show that our method is stable and produces identical results compared to the direct application of the full extrapolation operator.

La méthode multipôle permet d'accélérer les produits matrices-vecteurs, utilisés par les solveurs itératifs pour déterminer le comportement électromagnétique, d'un objet soumis à une onde incidente. Nos travaux ont pour but d'adapter cette méthode pour la rendre efficace sur les architectures hétérogènes contenant des GPU. Pour cela, nous utilisons une ordonnanceur dynamique, StarPU, qui effectuera la distribution des tâches de calcul au sein d'un nœud. Pour la parallélisation en mémoire distribuée, nous effectuerons un ordonnancement statique des boîtes, couplé à un ordonnancement dynamique des interactions proches.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la résolution des équations de Maxwell dans une structure périodique constituée d'un anneau mince de matériau diélectrique de rayon moyen r à l'intérieur duquel s'enroulent deux nappes de fils hélicoïdaux. L'épaisseur de l'anneau et la distance entre deux fils consécutifs sont du même ordre de grandeur d et nous supposons que d est bien inférieur à la longueur d'onde de l'onde incidente ainsi qu'au rayon moyen r. La présence des deux échelles rend les simulations numériques directes difficiles (il est alors nécessaire de mailler la structure à l'échelle du fil). C'est pourquoi nous construisons des modèles approchés dans lesquels l'anneau périodique est remplacé par une condition de transmission posée sur l'interface médiane S. La résolution du modèle approché par une méthode d'éléments finis est bien moins coûteuse que celle du problème exact car il n'y a plus besoin de mailler les fils. La construction des modèles approchés repose sur un développement asymptotique de la solution en fonction du petit paramètre d. Nous utilisons une méthode couplant les techniques d'homogénéisation et des développements asymptotiques raccordés. Les conditions de transmission approchées se construisent alors à l'aide du développement asymptotique tronqué. Nous accordons une attention particulière à la stabilisation des modèles approchés ainsi qu'à leur justification théorique. Enfin, nous validons nos modèles par des simulations numériques.

This thesis studies interactions between coupled acoustic domain(s) and enclosing rigid or elastic boundary. Boundary element-finite element (BE-FE) sound-structure interaction models are developed by coupling frequency domain BE acoustic and FE structural models using linear inviscid acoustic and elasticity theories. Flexibility in analyses is provided by discontinuous triangular and quadrilateral elements in the BE method (BEM), and a rectangular plate and a triangular shell element in the FE method (FEM). An analytical formulation is developed for an extended fundamental sound-structure interaction problem that involves locally reacting sound absorptive treatment on interior elastic boundary. This new formulation is built upon existing analytical solutions for a configuration known as the cavity-backed-plate problem. Results from developed analytical formulation are compared against those from independent BE-FE analyses. Analytical and BE-FE analysis results for a selection of cavity-plate(s) interaction cases are given. Single- and multi-domain BE analyses of cavity-Helmholtz resonator interaction are provided as an alternative to modal method of acoustoelasticity. A discrete-form of the existing BE acoustic particle velocity formulation is presented and demonstrated on a basic case study. Both the existing and the discretized BE acoustic particle velocity formulations could be utilized in acoustic studies. A selection of case studies involving fundamental configurations are studied both analytically and computationally (by BE or BE-FE methods). These studies could provide a basis for benchmark case development in the field of acoustics.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-04-20T10:31:04Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 26930982 bytes, checksum: ae6837214d99c5f461c95a6f7825e116 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T10:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 26930982 bytes, checksum: ae6837214d99c5f461c95a6f7825e116 (MD5) Previous issue date: 2016-11-28 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Presented in this dissertation, a new formulation and general diffusion model with retention, recently introduced by Bevilacqua et al., where the resulting equation is a fourth order partial differential equation (PDE-partial differential equation). Besides, in this model the retention term is associated with higher-order term of the PDE, and can be interpreted as a small perturbation of a pure diffusion phe¬nomenon, taking into account the different orders of magnitude in their parameters, as is generally observed in experimental data. This approach allowed the proposal of an asymptotic expansion for the fourth-order PDE, where we obtain three terms coupled (pure diffusion) plus a small remaining term, which may be despised, allowing closer to the numerical solution of the anomalous diffusion for a space of fundamental solutions of the type method Kansa (KMFS), considering the funda¬mental solution of the diffusion operator. In particular, this work will be presented some numerical results of application of MFS in diffusion problems with retention where we will perform a sensitivity analysis of its parameters, which will aid in the discussion of the feasibility of proposed methodology. / Apresenta-se, nesta dissertação, uma formulação nova e geral para um modelo de difusão com retenção, recentemente introduzida por Bevilacqua et al., onde a equação resultante é uma equação diferencial parcial (PDE - partial differenüal equaüon) de quarta ordem. Além disso, nesse modelo o termo de retenção está associado ao termo de ordem superior da PDE, podendo ser interpretado como uma pequena perturbação singular de um fenômeno de difusão pura, levando-se em conta as diferentes ordens de grandeza nos respectivos parâmetros, como geralmente é observado nos dados experimentais. Esta abordagem possibilitou a proposta de uma expansão assintótica para a PDE de quarta ordem, onde obtemos três termos acoplados (de difusão pura) mais um pequeno termo remanescente, que pode ser desprezado, per¬mitindo aproximar a solução numérica da difusão anômala espacial por um método de soluções fundamentais do tipo Kansa (KMFS), considerando-se a solução fundamental do operador de difusão. Em particular, neste trabalho serão apresentados alguns resultados numéricos da aplicação do MFS em problemas de difusão com retenção onde realizaremos uma análise de sensibilidade de seus parâmetros, o que nos auxiliará na discussão da viabilidade da metodologia ora proposta.