PDE and applications seminar | Metz

The main objective of this work is to study the stability of a linear one-dimensional thermoelastic Bresse system in a bounded domain, where the coupling is given through the first component of the Bresse model with the heat conduction of Gurtin-Pipkin type. Two kinds of coupling are considered; the first coupling is of order one with respect to space variable, and the second one is of order zero. We state the well-posedness and show the polynomial and strong stability of the systems for regular and weak solutions, respectively, where the polynomial decay rates depend on the smoothness of the initial data. Moreover, in case of coupling of order one, we prove the equivalence between the exponential stability and some new conditions on the parameters of the system. However, when the coupling is of order zero, we prove the non-exponential stability independently of the parameters of the system. Applications to the corresponding particular Timoshenko models are also given, where we prove that both couplings lead to the exponential stability if and only if some conditions on the parameters of the systems are satisfied, and both couplings guarantee the polynomial and strong stability for regular and weak solutions, respectively, independently of the parameters of the systems. The proof of the well-posedness result is based on the semigroups theory, whereas a combination of the energy method and the frequency domain approach is used for the proof of the stability results.

For the details, see the following paper:

A. Guesmia, Well-posedness and stability results for thermoelastic Bresse and Timoshenko type systems with Gurtin-Pipkin’s law through the vertical displacements, SeMa J., (2023), 1-49.

The objective of this work is to study the stability of two systems of type Rao-Nakra sandwich beam in the whole line $R$ with a frictional damping or an infinite memory acting on the Euler-Bernoulli equation. When the speeds of propagation of the two wave equations are equal, we show that the solutions do not converge to zero when time goes to infinity. In the reverse situation, we prove some $L^2 (R)$-norm and $L^1 (R)$-norm decay estimates of solutions and theirs higher order derivatives with respect to the space variable. Thanks to interpolation inequalities and Carlson inequality, these $L^2 (R)$-norm and $L^1 (R)$-norm decay estimates lead to similar ones in the $L^q (R)$-norm, for any $q\in [1,+\infty]$. In our both $L^2 (R)$-norm and $L^1 (R)$-norm decay estimates, we specify the decay rates in terms of the regularity of the initial data and the nature of the control. Applications to some Cauchy Timoshenko type systems will be also given. The proof is based on the energy method combined with the Fourier analysis (by using the transformation in the Fourier space and well chosen multipliers).

A part of these results was obtained in collaboration with Salim Messaoudi (University of Sharjah, UAE).

For the details, see the following papers:

A. Guesmia, Some $L^q (R)$-norm decay estimates ($q\in[1,+\infty]$) for two Cauchy systems of type Rao-Nakra sandwich beam with a frictional damping or an infinite memory, J. Appl. Anal. Comp., 12 (2022), 2511-2540.
A. Guesmia, On the stability of a linear Cauchy Rao-Nakra sandwich beam under frictional dampings, Taiwanese J. Math., 27 (2023), 799-811.
A. Guesmia and S. Messaoudi, Some $L^2 (R)$-norm and $L^1 (R)$-norm decay estimates for Cauchy Timoshenko type systems with a frictional damping or an infinite memory, J. Math. Anal. Appl., 527 (2023), 127385.

Le résumé se trouve ici

La méthode LS-STAG est une méthode cartésienne pour le calcul d’écoulements incompressibles en géométries complexes, qui propose une discrétisation précise des équations de Navier-Stokes dans les cut-cells, cellules polyédriques de forme complexe créées par l’intersection du maillage cartésien avec la frontière du solide immergé. Originalement développée pour les géométries 2D, o๠seuls trois types de cut-cells génériques sont présents, son extension aux géométries 3D se heurte au défi posé par le grand nombre de types de cut-cells (108) à  considérer. Cet exposé présentera une discrétisation plus précise du gradient dans les termes diffusifs de Navier-Stokes, à  l’aide du schéma diamant, ainsi que l’extension aux géométries 3D complètes par l’élaboration d’une formule générique de discrétisation spatiale dans les cut-cells, indépendante de la forme de celles-ci.

Dans cet exposé, je présenterai le lien entre l’existence d’une inégalité de type Lebeau-Robbiano pour un opérateur autoadjoint à  résolvante compacte, et le contrôle impulsionnel de l’équation parabolique associée. Je présenterai ensuite une construction d’une loi de feedback donnant un résultat de stabilisation en temps fini. C’est un travail en collaboration avec Kim Dang Phung.

Le résumé se trouve ici

We derive a one-dimensional cable model for the electrical potential propagation along an axon. Since the typical thickness of an axon is much smaller than its length, and the myelin sheath is distributed periodically along the neuron, we simplify the problem geometry to a thin cylinder with alternating myelinated and unmyelinated parts. Both the microstructure period and the cylinder thickness are assumed to be of order h, a small positive parameter. Assuming a nonzero conductivity of the myelin sheath, we find a critical scaling with respect to h which leads to the appearance of an additional potential in the homogenized nonlinear cable equation. This potential contains information about the geometry of the myelin sheath in the original three-dimensional model.

Les équations de Maxwell-Stefan décrivent le comportement d’un mélange gazeux dont l’effet prédominant est la diffusion. Dans cet exposé, nous montrerons les liens entre la diffusion Fickienne et la diffusion à  la Maxwell-Stefan. Ensuite nous considérerons le cas non isotherme et étudierons quelques propriétés mathématiques de ces équations, notamment l’existence et l’unicité de la solution.

A partir de notions bien connues de mécanique quantique, cet exposé présente une version simplifiée du formalisme quantique. Plus précisément, je rappellerai quelques fondamentaux au sujet de la fonction d’onde, des observables et de l’équation de Schrödinger et expliquerai comment on peut résoudre certains problèmes de physique quantique à  l’aide d’algèbre linéaire en dimension finie. Le second objectif de cet exposé est d’appliquer ce formalisme simplifié à  un problème particulier : la théorie de la réponse linéaire et les fluctuations entropiques des systèmes en interactions répétées. D’un point de vue physique, on peut se représenter un faisceau d’atomes dont les températures sont différentes. Ce faisceau traverse une cavité remplie d’un champ électromagnétique. En moyenne, ce champ absorbera l’énergie des atomes les plus chauds et en injectera aux atomes les plus froids. Dans ce contexte, on peut retrouver certains résultats bien connus de thermodynamique hors-équilibre sous une forme particulière, notamment la formule de Green-Kubo et les relations de réciprocité d’Onsager.

Nous étudions la dynamique d’une population structurée en âge dont l’évolution est modélisée par les équations de McKendrick–Von Foerster avec un terme de diffusion spatiale. Pour ce modèle, nous examinons le problème de la conception d’un observateur, supposant que l’on observe l’état de la population sur une sous-domaine. Cet observateur fournit à  la fois une estimation de l’évolution de la population et celle du coefficient de diffusion spatiale supposé inconnu. Il est obtenu en généralisant la construction d’un observateur de Luenberger en dimension finie à  notre système en dimension infinie.

Le résumé se trouve ici

I will talk about the spectrum of double layer potential operators for 3D surfaces with rough features. The existence of spectrum reflects the fact that transmission problems across the surface may be ill-posed for (complex) sign-changing coefficients. The spectrum is very sensitive to the regularity sought of solutions. For $L^2$ boundary data, for domains with corners and edges, the spectrum is complex and carries an associated index theory. Through an operator-theoretic symmetrisation framework, it is also possible to recover the initial self-adjoint features of the transmission problem – corresponding to $H^{1/2}$ boundary data – in which case the spectral picture is more familiar.