Calcul scientifique 1 : Outils et Différences finies

Calcul scientifique 1 : Outils et Différences finies

  • ECTS

    4 crédits

  • Composante

    Collège Sciences et Technologies pour l’Energie et l’Environnement (STEE)

  • Volume horaire

    39h

Description

› 1) Introduction aux outils numériques

  • Langage bash et gestionnaire de version git (utilisé pour les futurs rendus de TP).

› 2) Les bases en Python

  • Algèbre linéaire (numpy.linalg),
  • Résolution d’équations différentielles (Euler, Runge Kutta 2 et 4),
  • Les classes en Python.


› 3) Implémentation d’algorithmes de résolution numérique par différences finies des problèmes stationnaires 1D suivants :

  • Équation de Laplace (-u’’=f) avec condition aux bords Dirichlet ou Neumann,
  • u’’=u+f,
  • Équation d’Euler-Bernouilli (déformation d’une poutre) : u’’’’=f avec conditions aux bords
    ▪    u(0)=u’(0)=0 et u(L)=u’(L)=0,
    ▪    u(0)=u’(0)=0 et u’’(L)=u’’’(L)=0.

› 4) Implémentation d’algorithmes de résolution numérique par différences finies des problèmes instationnaires 1D suivants :

  •  Advection 1D : schéma décentré couplé à une intégration temporelle d’Euler explicite ou implicite,
  • Diffusion 1D : intégration temporelle d’Euler explicite ou implicite et schéma de Crank-Nicolson.

› 5) Implémentation d’algorithmes de résolution numérique par différences finies des problèmes 2D suivants :

  • Problème stationnaire : équation de Laplace,
  • Problème instationnaire : équation de la chaleur.
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Objectifs

À la fin de cette UE, vous serez capable de : 

  • Implémenter dans le langage Python des algorithmes mathématiques et plus généralement les différentes notions vues dans l’U.E. Analyse Numérique 1,
  • Gérer le développement d’un code de calcul avec le gestionnaire de version « git »,
  • Implémenter dans le langage Python des algorithmes mathématiques permettant de résoudre par différences finies des problèmes stationnaires et instationnaires en dimensions un et deux. 
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Heures d'enseignement

  • CMCours Magistral9h
  • TDTravaux Dirigés19,5h
  • TPTravaux Pratique10,5h

Pré-requis obligatoires

Analyse, Analyse numérique de niveau L3.

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Contrôle des connaissances

Session 1 : 100% contrôle continu TP.

Pas de session 2.

Contrôle continu sous la forme de projets et de rapports de TP.

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Compétences acquises

Compétences

Niveau d'acquisition

Appui à la transformation en contexte professionnelRespecter les principes d'éthique, de déontologie et de responsabilité environnementale1 - Notion
Analyser ses actions en situation professionnelle, s'autoévaluer pour améliorer sa pratique dans le cadre d'une démarche qualité1 - Notion
Conduire un projet (conception, pilotage, coordination d'équipe, mise en œuvre et gestion, évaluation, diffusion) pouvant mobiliser des compétences pluridisciplinaires dans un cadre collaboratif 1 - Notion
Développement et intégration de savoirs hautement spécialisésConduire une analyse réflexive et distanciée prenant en compte les enjeux, les problématiques et la complexité d'une demande ou d'une situation afin de proposer des solutions adaptées et/ou innovantes en respect des évolutions de la règlementation1 - Notion
Résoudre des problèmes pour développer de nouveaux savoirs et de nouvelles procédures et intégrer les savoirs de différents domaines1 - Notion
Développer une conscience critique des savoirs dans un domaine et/ou à l'interface de plusieurs domaines1 - Notion
Mobiliser des savoirs hautement spécialisés, dont certains sont à l'avant-garde du savoir dans un domaine de travail ou d'études, comme base d'une pensée originale1 - Notion
S’approprier les usages avancés et spécialisés des outils numériquesSe servir de façon autonome des outils numériques avancés pour un ou plusieurs métiers ou secteurs de recherche du domaine1 - Notion
Identifier les usages numériques et les impacts de leur évolution sur le ou les domaines concernés par la mention1 - Notion

Liste des enseignements

  • Outils aux calculs scientifiques

    2 crédits
  • Application aux différences finies

    2 crédits