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Développement d’intégrateurs numériques pour la dynamique des fluides et l’élasticité non-linéaire
Ce projet a permis d’initier la construction systématique, l’implémentation et la validation de schémas numériques géométriques pour les équations de la dynamique atmosphérique et océanique ainsi que pour des problèmes de collision et de friction en mécanique des milieux continus.
Dans ces deux domaines, le respect des propriétés géométriques des équations au niveau numérique est crucial et se reflète directement dans la préservation des lois de conservation et du comportement global du système dynamique. Ces intégrateurs sont basés sur la formulation variationnelle des équations sur les groupes de Lie ainsi que sur des outils issus de la géométrie symplectique et multisymplectique.
Une avancée majeure du projet est la création et l’évaluation d’un ensemble de méthodes de discrétisation géométriques qui préservent les lois de conservation principales de la dynamique sur des maillages non structurés pour les fluides géophysiques. Une avancée similaire a été obtenue pour une classe de modèles d’élasticité non-linéaire, incluant le traitement de collisions et de perte de régularité.
Programme ANR : Appel à projets générique
Édition, durée du projet : 2014, 48 mois
Subvention ANR : 285 512 €
Coordinateur :
- François Gay-Balmaz
Centre National de la recherche scientifique
gaybalma@lmd.ens.fr
http://www.lmd.ens.fr/gay-balmaz/Home.html
Région du projet : Île-de-France
Publication ou contribution principale :
- Bauer and Gay-Balmaz [2019], Towards a geometric variational discretization of compressible fluids: the rotating shallow water equations, J. Comp. Dyn., 16(1), 1–37.
- Demoures, Gay-Balmaz, Desbrun, Ratiu, Aragon [2017], A multisymplectic integrator for elastodynamic frictionless impact problems, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 315, 1025–1052.

Les résultats de GEOMFLUID représentent une contribution majeure pour la construction de la nouvelle génération de modèles de circulation générale destinés à la prédiction météorologique et climatique. En parallèle, le projet a ouvert une nouvelle perspective de recherche pour la modélisation et la simulation numérique des processus irréversibles à l’aide de structures géométriques et variationnelles abstraites.