Équations aux dérivées partielles
Vers des lois de parois multi-échelle implicites
[Towards implicit multi-scale wall-laws]
Comptes Rendus. Mathématique, Volume 346 (2008) no. 15-16, pp. 833-838.

The purpose of this Note is to present a unifying approach of boundary layer approximations for the Laplace operator in domains with periodic rugous boundaries. We show a negative result for an averaged second-order like wall-law. To circumvent this difficulty, we propose new multi-scale wall-laws that include microscopic oscillations on the fictitious boundary. In a first step they are explicit non-homogeneous Dirichlet conditions, afterwards an implicit multi-scale Saffman–Joseph-like wall-law is derived. We establish theoretical orders of convergence and provide their numerical assessment, as well as a counter-example that demonstrates the impossibility of a real averaged second order wall-law.

Le but de cette Note est de présenter une approche unifiée des approximations de type couche limite pour l'opérateur de Laplace dans un domaine à bord rugueux périodique. On montre un résultat négatif pour une loi de paroi moyennée du second ordre. Pour contourner la difficulté, on propose de nouvelles lois de parois multi-échelles incluant les oscillations microscopiques sur la frontière fictive. Dans un premier temps, elles sont explicites et s'expriment comme des conditions de Dirichlet non-homogènes, ensuite on dérive une loi multi-échelle implicite de type Saffman–Joseph mais à coefficient variable. On établit des ordres de convergence et on montre leur validité numérique. On montre également sur un contre-exemple l'impossibilité de construire une loi d'ordre 2 effectif et qui soit moyennée dans les variables rapides.

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DOI: 10.1016/j.crma.2008.06.003
Bresch, Didier 1; Milisic, Vuk 2

1 LAMA UMR5127, Université de Savoie, 73000 Le Bourget du lac cedex, France
2 LMC-IMAG UMR5223, 51, rue des Mathématiques, B.P. 53, 38041 Grenoble cedex 9, France
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Bresch, Didier; Milisic, Vuk. Vers des lois de parois multi-échelle implicites. Comptes Rendus. Mathématique, Volume 346 (2008) no. 15-16, pp. 833-838. doi : 10.1016/j.crma.2008.06.003. http://www.numdam.org/articles/10.1016/j.crma.2008.06.003/

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