Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / La formule de Schwarz–Christoffel permet de trouver une transformation conforme entre un domaine polygonal et un disque. Par contre, cette formule ne s’applique qu’aux domaines simplement connexes. Récemment, Darren Crowdy a obtenu une généralisation de cette formule pour les domaines multiplement connexes. Celle-ci envoie des domaines circulaires sur des domaines polygonaux. Ce mémoire vise à faire la démonstration de la formule développée par Crowdy. Pour ce faire, il faudra définir la fonction de Schottky–Klein ainsi que la fonction de Green modifiée. Il faudra aussi introduire les domaines canoniques.

In this thesis, we set out to provide an enhanced set of techniques for determining the eigenvalues of the Laplacian in polygonal domains. Currently, finite-element methods provide a numerical means by which we can approximate these eigenvalues with ease. However, we would like a more analytic method which may allow us to avoid a basic parameter sweep in finite-element software such as COMSOL to determine what could possibly be an "optimal" distribution of eigenvalues. The hope is that this would allow us to draw conclusions about the acoustic quality of a pentagonally-shaped room. First, we find the eigenvalues using a common finite-element method through COMSOL Multiphysics. We then examine another method which makes use of conformal maps and Schwarz-Christoffel transformations with the prospect that it might provide a more analytic understanding of the calculation of these eigenvalues and possibly allow for variation of certain parameters. This method, as far as we could find, had not yet been developed on the pentagon. We end up carrying this method through nearly all of the steps necessary in finding these eigenvalues. We find that the finite-element method is not only easier to use, but is also more efficient in terms of computing power. / Master of Science

Les textures directionnelles forment la classe particulière des images texturées représentant des hypersurfaces (lignes dermiques, fibres de matériaux, horizons sismiques, etc.). Pour ce type de textures, la reconstruction d'hypersurfaces permet ainsi d'en décrire la géométrie et la structure. À partir du calcul préalable du champ d'orientation, des reconstructions peuvent être obtenues au moyen de la minimisation d'une équation aux dérivées partielles sous contraintes, linéarisée et résolue itérativement de manière optimale dans le domaine de Fourier.Dans ce travail, les reconstructions d'hypersurfaces sont considérées comme un moyen de description à la fois amont et aval de la géométrie des textures directionnelles. Dans une démarche amont, la reconstruction de faisceaux locaux et denses d'hypersurfaces conduit à un modèle de transformation d'espace permettant de déplier localement la texture ou son champ de gradient et d'améliorer l'estimation du champ d'orientation par rapport au classique tenseur de structure. Dans une démarche aval, des reconstructions d'hypersurfaces effectuées sur des supports polygonaux quelconques, isolés ou imbriqués, permettent d'obtenir des reconstructions plus pertinentes que par les méthodes existantes. Les démarches proposées mettent en œuvre des chaînes de transformations d'espace conformes (transformation de Schwarz-Christoffel, de Möbius, etc.) afin de respecter les contraintes et d'accéder à des schémas de résolution rapide. / Directional textures are the particular class of textured images representing hypersurfaces (dermal lines, material fibers, seismic horizons, etc.). For this type of textures, the reconstruction of hypersurfaces describes their geometry and structure. From the preliminary estimation of the orientation field, reconstructions can be obtained by means of the minimization of a partial differential equation under constraints, linearized and iteratively resolved in the Fourier domain.In this work, the reconstructions of hypersurfaces are considered as means of description both upstream and downstream of the geometry of the directional textures. In an upstream approach, the reconstruction of local and dense streams of hypersurfaces leads to a spatial transformation model to locally unfold the texture or its gradient field and to improve the estimation of the orientation field compared with the classic tensor structure. In a downstream approach, reconstructions of hypersurfaces carried out on any polygonal supports, either isolated or imbricated, lead to more accurate reconstructions than existing methods. The proposed approaches implement chains of conformal space transformations (transformation of Schwarz-Christoffel, Möbius, etc.) in order to respect the constraints and to access fast PDE solution schemes.

No description available.

This thesis is primarily focused on flow-field upstream of hydropower intakes, with emphasis on the use of temperature control curtains and predicting the flow acceleration zone. By reviewing the available literature, it is concluded that the flow-field upstream of hydropower intake systems can be modeled by potential flow theory. The understanding of near intake flow-field can be useful in fish entrainment studies and in designing fish repulsion systems. To control downstream river temperatures, a flexible curtain was installed upstream of several dams in California. Flow downstream of the curtain was analyzed using a Computational Fluid Dynamic (CFD) solver with rigorous validation by experimental data. The experiment was conducted with a 4 beam Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) probe. The study shows that wall jet properties downstream of the curtain are affected by the water depth and the inlet Reynolds number. Empirical expressions were developed to predict jet properties and the wall shear stress. Flow upstream of the curtain was analyzed using potential flow theories with validation by the CFD solver. In this part, a theory based on Schwarz-Christoffel transformation was developed to predict the flow-field upstream of the curtain without accounting for any density stratification in the water body. It is observed that the acceleration zone upstream of the curtain can be affected by sink opening size, its location and water depth. The effect of boundaries on flow upstream of a line sink and the interaction of multiple sinks were analyzed. The effect of stratification on a line sink is also analyzed. A theory is developed to predict the incipient withdrawal condition when a sink is located on the horizontal bottom. The theory is also extended to a tilted bottom. The effect of boundaries on the incipient withdrawal condition is analyzed. When only one layer is being withdrawn, it is shown that a homogenous equation can be applied to a stratified condition by assuming an upper layer boundary at the interface. In addition to these works, a despike algorithm for ADV data is developed, and a numerical analysis on central difference scheme is presented. / Water Resources Engineering

<p>Inom många tillämpningar används konforma avbildningar för att transformera tvådimensionella områden till områden med enklare utseende. Ett exempel på ett sådant område är en kanal av varierande tjocklek begränsad av en kontinuerligt deriverbar kurva. I de tillämpningar som har motiverat detta arbete, är det viktigt att dessa egenskaper bevaras i det område en approximativ konform avbildning producerar, men det är också viktigt att begränsningskurvans riktning kan kontrolleras, särkilt i kanalens båda ändar.</p><p>Denna avhandling behandlar tre olika metoder för att numeriskt konstruera konforma avbildningar mellan ett enkelt standardområde, företrädesvis det övre halvplanet eller enhetscirkeln, och ett område begränsat av en kontinuerligt deriverbar kurva, där begränsningskurvans riktning kan kontrolleras, exakt eller approximativt.</p><p>Den första metoden är en utveckling av en idé, först beskriven av Peter Henrici, där en modifierad Schwarz-Christoffel-avbildning avbildar det övre halvplanet konformt på en polygon med rundade hörn.</p><p>Med utgångspunkt i denna idé skapas en algoritm för att konstruera avbildningar på godtyckliga områden med släta randkurvor.</p><p>Den andra metoden bygger också den på Schwarz-Christoffel-avbildningen, och utnyttjar det faktum att om enhetscirkeln eller halvplanet avbildas på en polygon kommer ett område Q i det inre av dessa, som till exempel en cirkel med centrum i origo och radie mindre än 1, eller ett område i övre halvplanet begränsat av två strålar, att avbildas på ett område R i det inre av polygonen begränsat av en slät kurva. Vi utvecklar en metod för att hitta ett polygonalt område P, utanför det Omega som man önskar att skapa en avbildning för, sådant att den Schwarz-Christoffel-avbildning som avbildar enhetscirkeln eller halvplanet på P, avbildar Q på Omega.</p><p>I båda dessa fall används tangentpolygoner för att numeriskt bestämma den önskade avbildningen.</p><p>Slutligen beskrivs en metod där en av Don Marshalls så kallade zipper-algoritmer används för att skapa en avbildning mellan det övre</p><p>halvplanet och en godtycklig kanal, begränsad av släta kurvor, som i båda ändar går mot oändligheten som räta parallella linjer.</p> / <p>In many applications, conformal mappings are used to transform two-dimensional regions into simpler ones. One such region for which conformal mappings are needed is a channel bounded by continuously differentiable curves. In the applications that have motivated this work, it is important that the region an approximate conformal mapping produces, has this property, but also that the direction of the curve can be controlled, especially in the ends of the channel.</p><p>This thesis treats three different methods for numerically constructing conformal mappings between the upper half-plane or unit circle and a region bounded by a continuously differentiable curve, where the direction of the curve in a number of control points is controlled, exact or approximately.</p><p>The first method is built on an idea by Peter Henrici, where a modified Schwarz-Christoffel mapping maps the upper half-plane conformally on a polygon with rounded corners. His idea is used in an algorithm by which mappings for arbitrary regions, bounded by smooth curves are constructed.</p><p>The second method uses the fact that a Schwarz-Christoffel mapping from the upper half-plane or unit circle to a polygon maps a region Q inside the half-plane or circle, for example a circle with radius less than 1 or a sector in the half--plane, on a region Omega inside the polygon bounded by a smooth curve. Given such a region Omega, we develop methods to find a suitable outer polygon and corresponding Schwarz-Christoffel mapping that gives a mapping from Q to Omega.</p><p>Both these methods use the concept of tangent polygons to numerically determine the coefficients in the mappings.</p><p>Finally, we use one of Don Marshall's zipper algorithms to construct conformal mappings from the upper half--plane to channels bounded by arbitrary smooth curves, with the additional property that they are parallel straight lines when approaching infinity.</p>

Inom många tillämpningar används konforma avbildningar för att transformera tvådimensionella områden till områden med enklare utseende. Ett exempel på ett sådant område är en kanal av varierande tjocklek begränsad av en kontinuerligt deriverbar kurva. I de tillämpningar som har motiverat detta arbete, är det viktigt att dessa egenskaper bevaras i det område en approximativ konform avbildning producerar, men det är också viktigt att begränsningskurvans riktning kan kontrolleras, särkilt i kanalens båda ändar. Denna avhandling behandlar tre olika metoder för att numeriskt konstruera konforma avbildningar mellan ett enkelt standardområde, företrädesvis det övre halvplanet eller enhetscirkeln, och ett område begränsat av en kontinuerligt deriverbar kurva, där begränsningskurvans riktning kan kontrolleras, exakt eller approximativt. Den första metoden är en utveckling av en idé, först beskriven av Peter Henrici, där en modifierad Schwarz-Christoffel-avbildning avbildar det övre halvplanet konformt på en polygon med rundade hörn. Med utgångspunkt i denna idé skapas en algoritm för att konstruera avbildningar på godtyckliga områden med släta randkurvor. Den andra metoden bygger också den på Schwarz-Christoffel-avbildningen, och utnyttjar det faktum att om enhetscirkeln eller halvplanet avbildas på en polygon kommer ett område Q i det inre av dessa, som till exempel en cirkel med centrum i origo och radie mindre än 1, eller ett område i övre halvplanet begränsat av två strålar, att avbildas på ett område R i det inre av polygonen begränsat av en slät kurva. Vi utvecklar en metod för att hitta ett polygonalt område P, utanför det Omega som man önskar att skapa en avbildning för, sådant att den Schwarz-Christoffel-avbildning som avbildar enhetscirkeln eller halvplanet på P, avbildar Q på Omega. I båda dessa fall används tangentpolygoner för att numeriskt bestämma den önskade avbildningen. Slutligen beskrivs en metod där en av Don Marshalls så kallade zipper-algoritmer används för att skapa en avbildning mellan det övre halvplanet och en godtycklig kanal, begränsad av släta kurvor, som i båda ändar går mot oändligheten som räta parallella linjer. / In many applications, conformal mappings are used to transform two-dimensional regions into simpler ones. One such region for which conformal mappings are needed is a channel bounded by continuously differentiable curves. In the applications that have motivated this work, it is important that the region an approximate conformal mapping produces, has this property, but also that the direction of the curve can be controlled, especially in the ends of the channel. This thesis treats three different methods for numerically constructing conformal mappings between the upper half-plane or unit circle and a region bounded by a continuously differentiable curve, where the direction of the curve in a number of control points is controlled, exact or approximately. The first method is built on an idea by Peter Henrici, where a modified Schwarz-Christoffel mapping maps the upper half-plane conformally on a polygon with rounded corners. His idea is used in an algorithm by which mappings for arbitrary regions, bounded by smooth curves are constructed. The second method uses the fact that a Schwarz-Christoffel mapping from the upper half-plane or unit circle to a polygon maps a region Q inside the half-plane or circle, for example a circle with radius less than 1 or a sector in the half--plane, on a region Omega inside the polygon bounded by a smooth curve. Given such a region Omega, we develop methods to find a suitable outer polygon and corresponding Schwarz-Christoffel mapping that gives a mapping from Q to Omega. Both these methods use the concept of tangent polygons to numerically determine the coefficients in the mappings. Finally, we use one of Don Marshall's zipper algorithms to construct conformal mappings from the upper half--plane to channels bounded by arbitrary smooth curves, with the additional property that they are parallel straight lines when approaching infinity.