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1 LAMA - Laboratoire d-Analyse et de Mathématiques Appliquées

Abstract : The notion of gradient schemes, designed for linear and nonlinear elliptic and parabolic problems has the benefit of providing common convergence and error estimates results, which hold for a wide variety of numerical methods finite element methods, nonconforming and mixed finite element methods, hybrid and mixed mimetic finite difference methods



Checking a minimal set of properties for a given numerical method suffices to prove that it belongs to the gradient schemes framework, and therefore that it is convergent on the different problems studied here. The study of the Stefan problem, the incompressible Stokes one and also the incompressible Navier-Stokes equations are presented in this thesis, where each one gets a convergence theorem set up with the gradient schemes framework. For Stokes and Navier-Stokes, we both provide the proof for the steady and the transient case dealing with some variational hypotheses which bring different convergence results. Finally, we also present four methods Taylor-Hood, Crouzeix-Raviart, Marker-and-Cell, Hybrid Mixed Mimetic for these two problems and we check that they enter in the gradient schemes framework

Résumé : La notion de schémas gradients, conçue pour les équations elliptiques et paraboliques, linéaires et non-linéaires a l-avantage de fournir des résultats de convergence et d-estimations d-erreur valables pour de nombreuses familles de méthodes numériques éléments finis conformes et non-conformes, éléments finis mixtes, différences finies



Vérifier un ensemble restreint de propriétés suffit pour prouver qu-une méthode numérique donnée rentre dans le cadre de travail des schémas gradients et donc qu-elle sera convergente sur les différents problèmes traités. L-étude du problème de Stefan, celle du problème de Stokes incompressible, ainsi que celle des équations de Navier-Stokes incompressibles sont présentées dans cette thèse, chacune présentant un théorème de convergence établi à l-aide des schémas gradients. Pour Stokes et Navier-Stokes, nous donnerons une preuve de convergence pour les cas stationnaires et transitoires en modifiant certaines hypothèses ce qui aura comme effet de trouver des résultats de convergence différents. Finalement, nous présentons également quatre méthodes Taylor-Hood, Crouzeix-Raviart, Marker-and-Cell, Hybrid Mixed Mimetic pour ces deux problèmes et nous vérifions qu-elles rentrent bien dans le cadre des schémas gradients

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Keywords : Stokes problem Convergence results Gradient Schemes Stefan problem Navier-Stokes problem

Mots-clés : Problème de Stefan Problème de Navier-Stokes Problème de Stokes Résultats de convergence





Author: Pierre Feron -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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