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Faculté des Sciences appliquées
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Towards a contact formulation for efficient numerical simulation of marine ice-sheet instabilities

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Bosten, Armin ULiège
Promoteur(s) : Arnst, Maarten ULiège
Date de soutenance : 26-jui-2019/27-jui-2019 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/6728
Détails
Titre : Towards a contact formulation for efficient numerical simulation of marine ice-sheet instabilities
Auteur : Bosten, Armin ULiège
Date de soutenance  : 26-jui-2019/27-jui-2019
Promoteur(s) : Arnst, Maarten ULiège
Membre(s) du jury : Dewals, Benjamin ULiège
Bulthuis, Kevin ULiège
Liegeois, Kim ULiège
Langue : Anglais
Mots-clés : [en] Marine Ice Sheet Instability
[en] Contact Mechanics
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Multidisciplinaire, généralités & autres
Public cible : Chercheurs
Etudiants
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil physicien, à finalité approfondie
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] Marine ice sheets are characterized by a high degree of complexity. Some underlying physical processes can feedback on each other and cause the system to exhibit irreversible bifurcations known as Marine Ice Sheet Instabilities. These are mainly controlled by geometrical features of bedrock in the transition zone between the grounded ice sheet and the floating ice shelf. Efficient and accurate numerical methods are needed to make reliable predictions of such complex systems. In this work we study numerical methods based on variational formulations for the solution of essential ice sheet models. We carry out our study by applying these numerical methods to a simple marine ice sheet model. It describes the evolution of a fast sliding marine ice sheet coupled with a floating ice shelf by means of a non-linear transport equation for the ice thickness coupled to a non-linear p-Laplace equation. The vertical equilibrium of the marine ice sheet is formulated as a unilateral contact problem and reformulated as a saddle point problem. It allows to draw from efficient numerical methods originating from frictional contact mechanics. A Mortar Finite Element discretization was employed and a semi-smooth Newton algorithm was constructed. It was shown that the segment per segment integration approach was capable of taking subgrid sized rugosity of the bedrock into account up to some extend. The methods presented in this work are not restricted to marine ice sheets. They are rather general and could be employed in other domains of computational physics as well.


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Access BOSTEN_Armin_Thesis.pdf
Description: Travail de fin d'études
Taille: 6.45 MB
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Access Abstract.pdf
Description: Abstract
Taille: 49.11 kB
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Auteur

  • Bosten, Armin ULiège Université de Liège > Master ingé. civ. phys., à fin.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Dewals, Benjamin ULiège Université de Liège - ULiège > Département ArGEnCo > Hydraulics in Environmental and Civil Engineering
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  • Bulthuis, Kevin ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Computational and stochastic modeling
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  • Liegeois, Kim ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Computational and stochastic modeling
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
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