Dans cette thèse, nous nous intéressons à la résolution des équations SPN du transport de neutrons au sein des cœurs de réacteurs nucléaires à eau pressurisée. Ces équations forment un problème aux valeurs propres généralisé. Dans notre étude nous commençons par le problème source associé et ensuite nous étudions le problème aux valeurs propres. Un cœur de réacteur est composé de différents milieux: le combustible, le fluide caloporteur, le modérateur... à cause de ces hétérogénéités de la géométrie, le flux solution du problème source peut être peu régulier. Nous proposons l’analyse numérique de l’approximation de la solution par la méthode des éléments finis du problème source dans le cas où la solution est peu régulière. Pour le problème aux valeurs propres, dans le cas mixte, les théories déjà développées ne s’appliquent pas. Nous proposons ici une nouvelle méthode pour étudier la convergence de la méthode des éléments finis mixtes pour les problèmes aux valeurs propres. Pour les solutions peu régulières, la montée en ordre de la méthode des éléments finis n’améliore pas l’approximation du problème, il faut raffiner le maillage aux alentours des singularités de la solution. La géométrie des cœurs de réacteur se prête bien aux maillages cartésiens, mais leur raffinement augmente vite leur nombre de degrés de liberté. Pour palier à cette augmentation, nous proposons ici une méthode de décomposition de domaine qui permet d’utiliser des maillages globalement non-conformes. / In this thesis, we investigate the resolution of the SPN neutron transport equations in pressurized water nuclear reactor. These equations are a generalized eigenvalue problem. In our study, we first considerate the associated source problem and after we concentrate on the eigenvalue problem. A nuclear reactor core is composed of different media: the fuel, the coolant, the neutron moderator... Due to these heterogeneities of the geometry, the solution flux can have a low-regularity. We propose the numerical analysis of its approximation with finite element method for the low regular case. For the eigenvalue problem under its mixed form, we can not rely on the theories already developed. We propose here a new method for studying the convergence of the SPN neutron transport eigenvalue problem approximation with mixed finite element. When the solution has low-regularity, increasing the order of the method does not improve the approximation, the triangulation need to be refined near the singularities of the solution. Nuclear reactor cores are well-suited for Cartesian grids, but the refinement of these sort of triangulations increases rapidly their number of degrees of freedom. To avoid this drawback, we propose domain decomposition method which can handle globally non-conforming triangulations.

Nous étudions les relations qui existent entre des aspects de la géométrie sous-riemannienne et une diversité de singularités typiques dans ce contexte.Avec les théorèmes de Whitney sous-riemanniens, nous conditionnons l’existence de prolongements globaux de courbes horizontales définies sur des fermés à des hypothèses de non-singularité de l’application point-final dans l’approximation nilpotente de la variété.Nous appliquons des méthodes perturbatives pour obtenir des asymptotiques sur la longueur de courbes localement minimisantes perdant leur optimalité proche de leur point de départ dans le cas des variétés sous-riemanniennes de contact de dimension arbitraire. Nous décrivons la géométrie du lieu singulier et prouvons sa stabilité dans le cas des variétés de dimension 5.Nous introduisons une construction permettant de définir des champs de directions à l’aide de couples de champs de vecteurs. Ceci fournit une topologie naturelle pour analyser la stabilité des singularités de champs de directions sur des surfaces. / We investigate the relationship between features of of sub-Riemannian geometry and an array of singularities that typically arise in this context.With sub-Riemannian Whitney theorems, we ensure the existence of global extensions of horizontal curves defined on closed set by requiring a non-singularity hypothesis on the endpoint-map of the nilpotent approximation of the manifold to be satisfied.We apply perturbative methods to obtain asymptotics on the length of short locally-length-minimizing curves losing optimality in contact sub-Riemannian manifolds of arbitrary dimension. We describe the geometry of the singular set and prove its stability in the case of manifolds of dimension 5.We propose a construction to define line fields using pairs of vector fields. This provides a natural topology to study the stability of singularities of line fields on surfaces.

[pt] O operador de McKean-Scovel agindo sobre funções que satisfazem condições de Dirichlet é o operador não-linear de Sturm-Liouville mais simples: a não-linearidade é elevar ao quadrado. Nesse texto, demonstra-se uma conjetura que de mais de trinta anos: seu conjunto crítico só contém singularidades de Morin, que podem ter profundidade arbitrária. / [en] The McKean-Scovel operator is the simplest nonlinear Sturm-Liouville operator acting on functions satisfying Dirichlet boundary conditions: its nonlinearity is just taking the square of the incoming function. This text contains a proof of a conjecture from the late 80: its critical set consists only of Morin singularities, which attain arbitrary depth.

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In this work we present the most recent developments in the direction of local fibrations structures of analytic singularities. Using techniques and tools from stratification theory we prove structural theorems in the stratified sense, which will be called singular Milnor tube fibration and Milnor-Hamm sphere fibration. In addition, we present algorithms with the purpose of creating a large number of examples in this new setting and compare our results obtained with the current ones found in the literature. Our results generalize all previous result in both cases: in the classical and in the stratified ones. / Neste trabalho apresentamos os mais recentes desenvolvimentos na direção de estruturas de fibrações locais de singularidades analíticas. Usando técnicas e ferramentas da teoria de estratificação, provamos alguns teoremas estruturais no sentido estratificado, os quais serão chamados fibração singular de Milnor sobre o tubo e fibração de Milnor-Hamm sobre a esfera. Além disso, apresentamos algoritmos com o intuito de criar uma ampla variedade de exemplos e comparamos nossos resultados com os atuais encontrados na literatura. Nossos resultados generalizam todos os previamente existentes tanto no caso clássico, quanto no sentido estratificado.

In this work we present the most recent developments in the direction of local fibrations structures of analytic singularities. Using techniques and tools from stratification theory we prove structural theorems in the stratified sense, which will be called singular Milnor tube fibration and Milnor-Hamm sphere fibration. In addition, we present algorithms with the purpose of creating a large number of examples in this new setting and compare our results obtained with the current ones found in the literature. Our results generalize all previous result in both cases: in the classical and in the stratified ones. / Neste trabalho apresentamos os mais recentes desenvolvimentos na direção de estruturas de fibrações locais de singularidades analíticas. Usando técnicas e ferramentas da teoria de estratificação, provamos alguns teoremas estruturais no sentido estratificado, os quais serão chamados fibração singular de Milnor sobre o tubo e fibração de Milnor-Hamm sobre a esfera. Além disso, apresentamos algoritmos com o intuito de criar uma ampla variedade de exemplos e comparamos nossos resultados com os atuais encontrados na literatura. Nossos resultados generalizam todos os previamente existentes tanto no caso clássico, quanto no sentido estratificado.

Die sogenannten wunderbaren Modelle für Teilraumanordnungen, eingeführt von DeConcini und Procesi, basierend auf den Techniken der Fulton und MacPherson''schen Kompaktifzierung von Konfigurationsräumen, ermöglichen es, eine Fortsetzung von Feynmandistributionen auf die ihnen zugeordneten divergenten Teilräume in kanonischer Weise zu definieren. Dies wurde in der Dissertation von Christoph Bergbauer ausgearbeitet und diese Arbeit führt die dort präsentierten Ideen weiter aus. Im Unterschied formulieren wir die zentralen Begriffe nicht in geometrischer Sprache, sondern mit Hilfe der partiell geordneten Menge der divergenten Subgraphen eines Feynmangraphen. Dieser Ansatz ist inspiriert durch Feichtners Formulierung der wunderbaren Modellkonstruktion aus kombinatorischer Sicht. Diese Betrachtungsweise vereinfacht die Darstellung deutlich und führt zu einem besseren Verständnis der Fortsetzungs- bzw. Renormierungsoperatoren. Darüber hinaus erlaubt sie das Studium der Renormierungsgruppe, d.h. zu untersuchen, wie sich die renormierten Distributionen unter einem Wechsel des Renormierungspunktes verhalten. Wir zeigen, dass eine sogenannte endliche Renormierung sich darstellen läßt als eine Summe von durch die divergenten Subgraphen bestimmten Distributionen. Dies alles unterstreicht den wohlbekannten Fakt, dass perturbative Renormierung zum größten Teil durch die Kombinatorik von Feynmangraphen bestimmt ist und die analytischen Aspekte nur eine untergeordnete Rolle spielen. / The so-called wonderful models of subspace arrangements, developed in by DeConcini and Procesi, based on Fulton and MacPherson''s seminal paper on a compactification of configuration space, serve as a systematic way to resolve the singularities of Feynman distributions and define in this way canonical renormalization operators. In this thesis we continue the work of Bergbauer where wonderful models were introduced to solve the renormalization problem in position space. In contrast to the exposition there, instead of the subspaces in the arrangement of divergent loci we use the poset of divergent subgraphs of a given Feynman graph as the main tool to describe the wonderful construction and the renormalization operators. This is based on a review article by Feichtner where wonderful models were studied from a purely combinatorial viewpoint. The main motivation for this approach is the fact that both, the renormalization process and the model construction, are governed by the combinatorics of this poset. Not only simplifies this the exposition considerably, but it also allows to study the renormalization operators in more detail. Moreover, we explore the renormalization group in this setting, i.e. we study how the renormalized distributions change if one varies the renormalization points. We show that a so-called finite renormalization is expressed as a sum of distributions determined by divergent subgraphs. The bottom line is that - as is well known, at the latest since the discovery of a Hopf algebra structure underlying renormalization - the whole process of perturbative renormalization is governed by the combinatorics of Feynman graphs while the calculus involved plays only a supporting role.

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La recherche d'une compactification de l'ensemble des métriques Riemanniennes à singularités coniques sur une surface amène naturellement à l'étude des "surfaces à Courbure Intégrale Bornée au sens d'Alexandrov". Il s'agit d'une géométrie singulière, développée par A. Alexandrov et l'école de Leningrad dans les années 1970, et dont la caractéristique principale est de posséder une notion naturelle de courbure, qui est une mesure. Cette large classe géométrique contient toutes les surfaces "raisonnables" que l'on peut imaginer.Le résultat principal de cette thèse est un théorème de compacité pour des métriques d'Alexandrov sur une surface ; un corollaire immédiat concerne les métriques Riemanniennes à singularités coniques. On décrit dans ce manuscrit trois hypothèses adaptées aux surfaces d'Alexandrov, à la manière du théorème de compacité de Cheeger-Gromov qui concerne les variétés Riemanniennes à courbure bornée, rayon d'injectivité minoré et volume majoré. On introduit notamment la notion de rayon de contractibilité, qui joue le rôle du rayon d'injectivité dans ce cadre singulier.On s'est également attachés à étudier l'espace (de module) des métriques d'Alexandrov sur la sphère, à courbure positive le long d'une courbe fermée. Un sous-ensemble intéressant est constitué des convexes compacts du plan, recollés le long de leurs bords. A la manière de W. Thurston, C. Bavard et E. Ghys, qui ont considéré l'espace de module des polyèdres et polygones (convexes) à angles fixés, on montre que l'identification d'un convexe à sa fonction de support fait naturellement apparaître une géométrie hyperbolique de dimension infinie, dont on étudie les premières propriétés. / If we look for a compactification of the space of Riemannian metrics with conical singularities on a surface, we are naturally led to study the "surfaces with Bounded Integral Curvature in the Alexandrov sense". It is a singular geometry, developed by A. Alexandrov and the Leningrad's school in the 70's, and whose main feature is to have a natural notion of curvature, which is a measure. This large geometric class contains any "reasonable" surface we may imagine.The main result of this thesis is a compactness theorem for Alexandrov metrics on a surface ; a straightforward corollary concerns Riemannian metrics with conical singularities. We describe here three hypothesis which pair with the Alexandrov surfaces, following Cheeger-Gromov's compactness theorem, which deals with Riemannian manifolds with bounded curvature, injectivity radius bounded by below and volume bounded by above. Among other things, we introduce the new notion of contractibility radius, which plays the role of the injectivity radius in this singular setting.We also study the (moduli) space of Alexandrov metrics on the sphere, with non-negative curvature along a closed curve. An interesting subset is the set of compact convex sets, glued along their boundaries. Following W. Thurston, C. Bavard and E. Ghys, who considered the moduli space of (convex) polyhedra and polygons with fixed angles, we show that the identification between a convex set and its support function give rise to an infinite dimensional hyperbolic geometry, for which we study the first properties.

Cette thèse traite des problèmes des concentrations de contraintes locales, en particularité des effets des bords libres dans des structures stratifiés. À l'interface entre deux couches avec des propriétés élastiques différentes, les contraintes ont un comportement singulier dans le voisinage du bord libre en supposant un comportement de matériau élastique linéaire. Par conséquent, ils sont essentiels pour promouvoir le délaminage. Via Formulation unifiée de la Carrera (CUF) différents modèles cinématiques sont testés dans le but de capter les concentrations de contraintes. Dans la première partie de ce travail, les approches de modélisation dimensionnelle réduits sont comparées. Deux classe principale sont présentés: la couche équivalent (ESL) et l'approche par couche, LW. Par la suite leurs capacités à capter les singularités sont comparées. En utilisant une fonction a priori singulière, via une expression exponentielle, une mesure des contraintes singulières est introduite. Seulement deux paramètres décrivent pleinement les composantes des contraintes singulières au voisinage du bord libre. Sur la base des paramètres obtenus les modèles sont comparés et aussi les effets sous des charges d'extension et de flexion et pour différents stratifiés. Les résultats montrent une nécessité des modèles complexes dans le voisinage du bord libre. Cependant loin des bords libres, dans le centre de plaques composite, aucune différence significative ne peut être noté pour les modèles plutôt simples. La deuxième partie de ce travail est donc dédiée au couplage de modèles cinématique incompatibles. Modèles complexes et coûteux sont utilisés seulement dans des domaines locaux d'intérêt, tandis que les modèles économiques simples seront modéliser le domaine global. La eXtended Variational Formulation (XVF) est utilisé pour coupler les modèles de dimensionnalité homogènes mais de cinématique hétérogènes. Ici pas de recouvrement de domaine est présent. En outre, le XVF offre la possibilité d'adapter les conditions imposées à l'interface en utilisant un paramètre scalaire unique. On montre que, pour le problème de dimensionnalité homogène, que deux conditions différentes peuvent être imposées par ce paramètre. Un correspondant à des conditions fortes des Multi Point Constraints (MPC) et un second fournir des conditions faibles. La dernière offre la possibilité de réduire extrêmement le domaine qui utilise le modèle cinématique complexe, sans perte de précision locale. Comme il s'agit de la première application de la XVF vers les structures composites, le besoin d'un nouvel opérateur de couplage a été identifié. Un nouveau formulaire est proposé, testé et sa robustesse sera évaluée. / This work considers local stress concentrations, especially the free-Edge effects of multilayered structures. At the interface of two adjacent layers with different elastic properties, the stresses can become singular in the intermediate vicinity of the free edge. This is valid while assuming a linear elastic material behaviour. As a consequence this zones are an essential delamination trigger. Via the Carrera Unified Formulation (CUF), different kinematical models are testes in order to obtain the correct local stress concentration. In the first part of this work, the reduced dimensional modelling approaches are compared. Two main class are presented: Equivalent Single Layer (ESL) models treating the layered structure like one homogenous plate of equal mechanical proper- ties, and the Layer Wise approach, treating each layer independently. Subsequently their capabilities to capture the appearing singularities are compared. In order to have a comparable measurement of those singularities, the obtained stress distributions will be expressed via a power law function, which has a priori a singular behaviour. Only two parameters fully describe therefore the singular stress components in the vicinity of the free edge. With the help of these two parameters not only the different models capabilities will be compared, but also the free edge effect itself will be measured and compared for different symmetrical laminates and the case of extensional and uniform bending load. The results for all laminates under both load cases confirm the before stated need for rather complex models in the vicinity of the free edge. However far from the free edges, in the composite plates centre, no significant difference can be noted for rather simple models. The second part of this work is therefore dedicated to the coupling of kinematically incompatible models. The use of costly expensive complex models is restricted to local domains of interest, while economic simple models will model the global do- main. The Extended Variational Formulation (XVF) is identified as the most suitable way to couple the kinematically heterogenous but dimensional homogenous models. As it uses a configuration with one common interface without domain overlap, the additional efforts for establishing the coupling are limited. Further the XVF offers the possibility to adapt the conditions imposed at the interface using a single scalar parameter. It will be shown that for the homogenous dimensional problem under consideration only two different conditions can be imposed by this parameter. One matching the strong conditions imposed by the classical Multi Point Constrains (MPC) and a second one providing a weak condition. The last one is shown to provide the possibility to reduce further the domain using the complex kinematical model, without the loss of local precision. As this is the first application of the XVF towards composite structures, the need for a new coupling operator was identified. A new form is proposed, tested and its robustness will be evaluated.