We introduce a new approach for solving the Benjamin—Ono equation as well as other integrable PDEs, based upon recent theoretical breakthroughs on explicit formulas for these equations. It opens the way to numerical approximations which are far more accurate and efficient for simulating these equations, allowing for the study of the asymptotic behavior of the solutions, with applications to the soliton resolution conjecture and in wave kinetic theory. Moreover, by perturbing these integrability techniques we obtain efficient schemes for numerically solving a class of PDEs including the Intermediate Long Wave equation, as well as equations which aren’t necessarily integrable.

A problem in electrostatic in the context of homogenization is studied. Assuming that each phase is made of a material with constant conductivity, we show that an approach based on boundary integral operators associated to the interfaces between the phases can be used. An introduction to such operators in the context of periodic conditions is presented. The problem is then showed to be equivalent to a boundary integral equation involving the so-called Neumann-Poincaré operator. As a consequence, its spectral properties can be used in order to derive an explicit modal expansion formula for the solution to the problem. The approach will be compared with the one involving the so-called Lippmann-Schwinger operator which is more systematically used in this context. In addition, the eigenpairs involved in the expansion are explored numerically and their links with those of the Lippmann-Schwinger operator are discussed.

Nous considérons des équations paraboliques linéaires unidimensionnelles et fortement dégénérées, avec des coefficients mesurables pouvant être dégénérés ou singuliers. En prenant 0 comme point de forte dégénérescence, nous supposons que le coefficient a=a(x) dans la partie principale de l’équation parabolique est tel que la fonction x→x/a(x) appartient à L^p(0,1) pour un certain p>1. Après avoir établi des estimations spectrales pour le problème elliptique correspondant, nous prouvons en utilisant la méthode de la platitude que l’équation parabolique est contrôlable à zéro dans l’espace d’énergie à l’aide d’un contrôle frontière. Il s’agit d’un travail fait en collaboration avec Antoine Benoit et Romain Loyer.

Depuis une dizaine d’années, l’étude d’EDP stochastiques dites singulières a grandement évolué avec les avancées majeures des structures de régularité et du calcul paracontrôlé. Dans cet exposé, je vais présenter des résultats sur l’équation de Schrödinger non-linéaire en présence d’un bruit blanc espace multiplicatif dans un cadre périodique ou non borné.

On présentera le modèle et on donnera des exemples où le retard déstabilise complètement le système même pour des petits retards. On donnera aussi des résultats de stabilisation exponentielle sous une condition analogue à la condition de contrôle géométrique dans le contexte des variétés sans bord. Ce résultat repose sur une étude pour sur les petites fréquences, dans ce cas on supposera le retard petit et une étude à hautes fréquences.

Plateau’s problem is a notorious problem in Calculus of Variations and Geometric Measure Theory. In this presentation, I will introduce a phase-field approximation of Plateau’s problem, based on the coupling of the Ambrosio–Tortorelli energy with a geodesic distance penalization, which encodes the topological constraints. I will then justify this approach through a Γ-convergence result towards a formulation of Plateau’s problem in codimension one, and analyze the functional by establishing existence and regularity results for minimizers. From an analytical perspective, I will also present an analysis of the limit problem and provide a characterization of quasi-minimizers in terms of John domains. Finally, this approach is implemented in a numerical framework to approximate solutions of Plateau’s problem in various configurations, illustrating the efficiency and flexibility of the proposed model.

Anisotropic Calderon’s inverse problem asks if the data given by voltage-to-current measurements on the boundary of a conducting domain can be used to uniquely determine the anisotropic conductivity in the interior of the domain. Geometric reformulated, this problem becomes: given a compact Riemannian manifold (M, g) with boundary, does the full knowledge of the Dirichlet-to-Neumann map (corresponding to the metric Laplacian -\Delta_g) determine the Riemannian metric g up to isometries fixing the boundary? In this talk, I will explain a positive answer at high frequencies, that is we will show that the D-t-N map of -\Delta_g – \lambda^2 for \lambda large enough determines the lens data, i.e. the exit points and directions of incoming geodesics (scattering data), together with travel times; under favourable geometric assumptions, this is known to determine g up to isometries. Joint work with S. Sahoo and G. Uhlmann.

Les équations classiques de l’hydrodynamique (Euler, Navier-Stokes) sont non-locales à travers le terme de pression. Des modèles simplifiés comme l’équation de Burgers se focalisent sur un champ scalaire pour enlever les contraintes géométriques. Nous présentons ici une variante non-locale des équations de Burgers, dont les instabilités sont liées au signe local de la solution, avec des résultats obtenus en collaboration avec R. Shvydkoy, C. Imbert, J. Tan, R. Anton et K. Verdure.

In this talk, we will study a class of metric spaces that satisfy a strengthened version of the triangle inequality, known as metric spaces with small rough angles (SRA), and that capture the idea that all metric angles determined by triples of points are, in a certain sense, small. We will explore different scenarios in which an arbitrary metric space may fall into one of two possibilities: either it does not contain sufficiently large subsets satisfying the SRA condition, or it admits arbitrarily large subsets that do satisfy this property. We will also see that these conditions are particularly relevant for investigating whether self-contracted curves, a class of curves that provides a natural framework for the study of convex gradient-type dynamical systems, have finite length.

Dans cet exposé, je présenterai un résultat de contrôlabilité locale pour une large classe d’équations d’évolution sur (0,1) entre des états de fonctions analytiques. Si l’on prescrit des conditions au bord, la contrôlabilité a lieu entre fonctions satisfaisant des conditions de compatibilité. La preuve utilise la résolution d’un problème mal posé à partir du bord dans des espaces Gevrey ainsi que la description du lien entre le « jet » des dérivées en temps et celui des dérivées en espace. Il s’agit d’un travail en collaboration avec Ivonne Rivas et Lionel Rosier.

Nous étudions une fonctionnelle d’énergie en deux dimensions motivée par des modèles de cristaux liquides présentant des constantes élastiques très disparates. L’énergie s’applique aux champs de vecteurs u et est formée de la fonctionnelle de Ginzburg-Landau à laquelle on ajoute un terme pénalisant l’énergie L2 de la divergence avec un coefficient de l’ordre de log(1/eps). Nous considérons des configurations avec des conditions aux limites tangentielles dans un régime d’énergie modéré.

Dans ce régime, le modèle a des propriétés de régularité et de compacité plus fortes que celles données pas la théorie classique sur Ginzburg-Landau. Alors que cette dernière ne donne qu’une compacité faible du paramètre d’ordre u et une convergence des jacobiens vers des sommes de masses de Dirac représentant des singularités de type vortex, nous prouvons la compacité forte du paramètre d’ordre et donnons une description fine des singularités. Ces travaux mettent en évidence un lien étroit avec la théorie sur la fonctionnelle d’Aviles-Giga, en particulier un phénomène de régularité par compensation.

Dans cet exposé, je présenterai un résultat récent de stabilisation obtenu avec Hugo Parada (IECL) et portant sur l’équation des ondes avec une condition au bord hyperbolique (ou condition au bord de Wentzell dynamique). Dans ce cas, le comportement au bord est régi par une équation des ondes couplée à l’équation des ondes interne.

Nous considérerons une configuration mixte où le bord est fait d’une partie dynamique et d’une autre (disjointe, éventuellement vide) laissée au repos. Lorsque la partie dynamique du bord est amortie et satisfait la condition de contrôle géométrique, nous avons montré que l’énergie des solutions classiques (ou fortes) décroît comme 1/t en temps long. Notre démonstration repose sur une estimation de la résolvante du système via l’analyse de quasi-modes aux hautes fréquences, des inégalités de traces obtenues dans différents régimes microlocaux et un argument spécial de découplage. Une analyse spectrale de « modes concentrés » dans le cas du disque révèle que ce taux est optimal. En particulier, la stabilité du système est non uniforme : l’énergie de certaines solutions faibles peut converger vers zéro de manière arbitrairement lente.

J’en profiterai pour rappeler également quelques résultats classiques de stabilisation des ondes par une condition de Neumann amortie statique et tâcherai alors d’expliquer « avec les mains » en quoi la dynamique au bord est une entrave à la stabilité uniforme.

Dans cet exposé, je discuterai de problèmes isopérimétriques issus du modèle de goutte liquide de Gamow pour le noyau atomique, dans lequel le périmètre est perturbé par une interaction répulsive non locale. Après avoir rappelé des résultats classiques et des conjectures liés au modèle original, je présenterai des résultats qui diffèrent du cas classique lorsque le noyau de répulsion décroît suffisamment rapidement. Je m’intéresserai en particulier aux questions d’existence de minimiseurs, de régularité et de phénomènes de brisure de symétrie.

Cet exposé vise à être une introduction aux techniques développées par [Zumbrun Howard, 98’] et [Mascia Zumbrun, 03 ‘] et utilisées pour étudier la stabilité des ondes progressives dans divers problèmes (généralement paraboliques). Ces techniques reposent généralement sur une étude précise du spectre du linéarisé au niveau de l’onde et la traduction de ces informations spectrales en estimées sur le comportement en temps long de la fonction de Green du linéarisé.

Dans cet exposé, on se concentrera sur l’application de ces techniques pour extraire le comportement en temps long des schémas aux différences finies pour l’équation de transport. En particulier, on détaillera l’étude et le prolongement analytique de la fameuse « fonction de Green spatiale » à travers le spectre essentiel de l’opérateur d’évolution du schéma. Tout cela sera suivi d’une discussion sur les difficultés supplémentaires pouvant apparaître en appliquant ces techniques pour des problèmes plus complexes tels que l’étude des profils de choc totalement discrets.

We study the time-harmonic scattering by a heterogeneous object covered with a thin layer of randomly distributed sound-soft nanoparticles. The size of the particles, their distance between each other and the layer’s thickness are all of the same order but small compared to the wavelength of the incident wave. Solving the Helmholtz equation in this context can be very costly and the simulation depends on the given distribution of particles. To circumvent this, we propose, via a multi-scale asymptotic expansion of the solution, an effective model where the layer of particles is replaced by an equivalent boundary condition. The coefficients that appear in this equivalent boundary condition depend on the solutions to corrector problems of Laplace type defined on unbounded random domains. Under the assumption that the particles are distributed given a stationary and mixing random point process, we prove that those problems admit a unique solution in the proper space. We then establish quantitative error estimates for the effective model and present numerical simulations that illustrate our theoretical results.

This is a joint work with Sonia Fliss (Poems, ENSTA).