Algorithmes multigrilles adaptatifs et scalables

Adaptative and scalable mesh adaptation

• Auteur / Autrice : Gautier Brèthes
• Direction : Alain Dervieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques
• Date : Soutenance le 08/12/2015
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Transformations et outils informatiques pour le calcul scientifique
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Dervieux, Paul-Louis George, Bruno Koobus, Boniface Nkonga, Thierry Coupez, Elie Hachem
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paul-Louis George, Bruno Koobus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équations aux dérivées partielles

Méthodes multigrilles (analyse numérique)

Grilles (analyse numérique)

Mots clés libres

Adaptation de maillages

Multigrilles

EDP

Mesh adaptation

Multigrids

PDE

Résumé

Dans toutes sortes de milieux industriels comme l'aéronautique, l'industrie spatiale, l'industrie pétrolière et tant d'autres, il est indispensable d'effectuer des calculs numériques pour simuler des phénomènes intervenant dans des systèmes naturels ou artificiels modélisables par la mécanique des milieux continus. Nous nous sommes intéressés à la question scientifique suivante: Comment, pour une simulation donnée et des moyens de calcul donnés, obtenir la plus grande précision de prédiction ? Le but de cette thèse est de faire le lien entre deux techniques de simulation numérique : les méthodes multigrilles et les nouvelles méthodes adaptatives anisotropes récemment développées. On résout une équation aux dérivées partielles elliptique. L'adaptation des maillages au problème donné repose sur une minimisation d'une grandeur donnée suivant la méthode d'adaptation employée: l'erreur d'interpolation pour l'adaptation basée-hessiens, une pondération de l'erreur d'approximation pour la méthode goal-oriented et la norme de l'erreur d'approximation pour la méthode norm-oriented. La méthode multigrille permet d'accelérer la convergence sur chaque maillage. Plusieurs cas tests ont été effectués pour s'assurer de l'efficacité des différentes méthodes.

In many industrial activities such as aeronautics, space industry, oil industry and many others, it is essential to carry out numerical computations to simulate phenomena occurring in natural or artificial systems modelisable by mechanical Continuum. This thesis focuses on the following scientific question: how, for a given simulation and computing means given, obtain the highest prediction accuracy? Our contribustion makes the link between two numerical simulation techniques: multigrid methods and new recently developed anisotropic adaptative methods. We solve an elliptic partial differential equation. The adaptation of the mesh to the given problem is based on minimization of a given magnitude following the adaptation method employed: the interpolation error for the Hessian-based adaptation, a weighting of the approximation error for goal-oriented method and the norm of the approximation error for the norm-oriented method. The multigrid method permits to accelerate convergence on each mesh. Several tests cases were carried out to ensure the effectiveness of the different methods.