DANS CE TRAVAIL ON ETUDIE L'ECOULEMENT D'UN FLUIDE VISCOELASTIQUE (FLUIDE A MEMOIRE) INCOMPRESSIBLE, ENTRE DEUX CYLINDRES COAXIAUX EN ROTATION. LES CYLINDRES SONT SUPPOSES DE LONGUEUR INFINIE, ET SONT ANIMES DE VITESSES DE ROTATION CONSTANTES. DANS UNE PREMIERE PARTIE (SECTION 2) NOUS MONTRONS L'EXISTENCE LOCALE ET L'UNICITE D'UNE SOLUTION REGULIERE EN 3.D., PUIS L'EXISTENCE GLOBALE DES SOLUTIONS A DONNEES PETITES. LES SECTIONS 3, 4 ET 5 SONT CONSACREES A L'ETUDE DE SOLUTIONS RADIALES. NOTONS QUE L'ETUDE DES SOLUTIONS RADIALES SE RAMENE A L'ETUDE D'UN PROBLEME MONO-DIMENSIONNEL PLUS COMPLEXE QUE CELUI OBTENU DANS LE CAS DES ECOULEMENTS DE COUETTE ET DE POISEUILLE DEJA ETUDIES. EN EFFET CE PROBLEME DEPEND EN PARTICULIER DE DEUX PARAMETRES, UN PARAMETRE GEOMETRIQUE (LE RAPPORT DES RAYONS DES DEUX CYLINDRES) ET UN PARAMETRE CINEMATIQUE (LE RAPPORT DES VITESSES DE ROTATION DES DEUX CYLINDRES) AU LIEU D'UN SEUL PARAMETRE POUR L'ECOULEMENT DE COUETTE (LA VITESSE DE LA PLAQUE SUPERIEURE) OU L'ECOULEMENT DE POISEUILLE (LE GRADIENT DE PRESSION). DANS LA SECTION 3 NOUS MONTRONS L'EXISTENCE LOCALE ET GLOBALE D'UNE SOLUTION RADIALE REGULIERE. DANS LA SECTION 4 NOUS MONTRONS QU'IL EXISTE TOUJOURS DES SOLUTIONS STATIONNAIRES RADIALES, MAIS SUIVANT LES VALEURS DES PARAMETRES DU PROBLEME IL EXISTE SOIT UNE SOLUTION UNIQUE ET REGULIERE, SOIT UNE INFINITE DE SOLUTIONS NON REGULIERES. ENFIN NOUS FAISONS DANS LA SECTION 5 UNE ETUDE NUMERIQUE DU SYSTEME D'EQUATIONS VERIFIE PAR UNE SOLUTION RADIALE. DANS CETTE ETUDE NUMERIQUE NOUS OBTENONS DES RESULTATS CONFORMES A LA SECTION 4 ET NOUS AVONS NOTAMMENT ILLUSTRE L'ALLURE DE LA VITESSE STATIONNAIRE DU FLUIDE (VITESSE REGULIERE, OU NON REGULIERE AVEC UN OU PLUSIEURS SAUTS)

L'OBJECTIF DE CES TRAVAUX EST L'ETUDE DES ECOULEMENTS NON ISOTHERMES DE FLUIDES VISCOELASTIQUES INCOMPRESSIBLES. POUR CELA NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A L'INFLUENCE DE LA DEPENDANCE DE LA VISCOSITE ET DU TEMPS DE RELAXATION EN LA TEMPERATURE. NOUS CONSIDERONS DES FLUIDES OBEISSANT A UNE LOI DE COMPORTEMENT DIFFERENTIELLE DU TYPE JEFFREYS OU MAXWELL. DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS MONTRONS L'EXISTENCE D'UNE UNIQUE SOLUTION LOCALE POUR DES ECOULEMENTS NON ISOTHERMES DE FLUIDES VISCOELASTIQUES DANS UN DOMAINE BORNE DE IR#3 EN UTILISANT UNE METHODE DE POINT FIXE. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, NOUS PROUVONS L'EXISTENCE ET L'UNICITE DE LA SOLUTION STATIONNAIRE POUR DES ECOULEMENTS DE FLUIDES VISCOELASTIQUES A PETITES FORCES EXTERIEURES. DANS UNE TROISIEME PARTIE, NOUS ETUDIONS L'ECOULEMENT DE COUETTE ENTRE DEUX PLAQUES PARALLELES MAINTENUES A LA MEME TEMPERATURE. NOUS MONTRONS L'EXISTENCE DES SOLUTIONS STATIONNAIRES. L'UNICITE DE LA SOLUTION EST PROUVEE DANS LE CAS OU LES DEPENDANCES EN LA TEMPERATURE DE LA VISCOSITE ET DU TEMPS DE RELAXATION SONT IDENTIQUES. ENFIN, ET DANS LE BUT D'ETUDIER LA SOLUTION GLOBALE DE CE PROBLEME, NOUS REALISONS UNE ETUDE NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT DE COUETTE. EN UTILISANT UN SCHEMA DE DIFFERENCES FINIES EN ESPACE ET EN TEMPS, NOUS PRESENTONS QUELQUES EXEMPLES NUMERIQUES POUR LESQUELS LA SOLUTION DU PROBLEME CONSIDERE EST GLOBALE ET UNIQUE.

LE TRAVAIL PRESENTE SE DIVISE EN DEUX PARTIES DISTINCTES. DANS LE PREMIER CHAPITRE NOUS CONSIDERONS LE PROBLEME DE BENARD EN EVOLUTION POUR UN FLUIDE VISCOELASTIQUE DE TYPE PHAN-THIEN TANNER, MAIS LES RESULTATS SE GENERALISENT POUR D'AUTRES LOIS DE COMPORTEMENT. NOUS MONTRONS, POUR DES ETATS PROCHES DE L'ETAT PROCHES DE L'ETAT DE PURE CONVECTION, L'EXISTENCE LOCALE ET L'UNICITE DE SOLUTION, PUIS L'EXISTENCE GLOBALE POUR DES NOMBES DE RAYLEIGH PETITS. LA SECONDE PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE NUMERIQUE D'UN FLUIDE DE TYPE MAXWELL DANS UN CANAL AUX PAROIS ONDULES DANS LE CADRE STATIONNAIRE. NOUS UTILISONS LA FORMULATION DE FONCTION DE COURANT-VORTICITE-CONTRAINTES AFIN DE METTRE EN EVIDENCE LE CHANGEMENT DE TYPE APPARAISSANT DANS L'EQUATION DE LA VORTICITE. DEUX DIRECTIONS SONT ALORS PROPOSEES. UNE METHODE DE PERTURBATION EST MISE EN UVRE DANS LE CHAPITRE II AFIN DE NOUS RAMENER A LA RESOLUTION D'UN PROBLEME LINEAIRE. LE CHAPITRE III EST CONSACRE A L'ETUDE DE CE PROBLEME NON LINEAIRE PAR UNE METHODE DE TYPE NEWTON ET UNE METHODE DE POINT FIXE. DIFFERENTES ILLUSTRATIONS SONT PRODUITES AU COURS DE CETTE PARTIE

LE SYSTEME D'EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES CONSIDERE EST CONSTITUE D'UNE EQUATION DE TYPE NAVIER-STOKES OU EULER COMPRESSIBLE OU INCOMPRESSIBLE COUPLEE AVEC UNE EQUATION DE TYPE TRANSPORT. CE SYSTEME EST D'UN TYPE COMPOSITE ET CHAQUE PROBLEME DOIT FAIRE L'OBJET D'UNE ETUDE PARTICULIERE. LA PREMIERE PARTIE (CHAPITRE 1 ET 2) EST CONSACREE A L'ETUDE D'ECOULEMENTS INCOMPRESSIBLES, UTILISANT UNE METHODE DE COMPACITE LOCALE ET LA METHODE DE POINT FIXE, NOUS AVONS MONTRE DES RESULTATS D'EXISTENCE ET D'UNICITE DE SOLUTIONS REGULIERES. NOUS AVONS D'ABORD CONSIDERE DES ECOULEMENTS DANS UN DOMAINE NON BORNE, L'ESPACE ENTIER OU UN DOMAINE EXTERIEUR REGULIER PAR EXEMPLE. NOUS AVONS AUSSI ETUDIE L'ECOULEMENT DANS UN CANAL BORNE AVEC CONDITIONS AUX LIMITES RENTRANTES A L'ENTREE, ET PERIODIQUES SUR LES PAROIS. LA DEUXIEME PARTIE (CHAPITRE 3 ET 4) EST CONSACREE A L'ETUDE D'ECOULEMENTS FAIBLEMENT COMPRESSIBLES. NOUS AVONS PROPOSE UNE MODELISATION POUR CHACUN DES CAS, INSTATIONNAIRE OU STATIONNAIRE. UTILISANT DES METHODES DE POINT FIXE, NOUS MONTRONS DES RESULTATS D'EXISTENCE DE SOLUTIONS REGULIERES: CAS DU MODELE DE JEFFREYS INSTATIONNAIRE (AVEC UNICITE), CAS DES MODELES DE MAXWELL ET JEFFREYS STATIONNAIRES, OU NOUS MONTRONS EN OUTRE LA CONVERGENCE DU CAS FAIBLEMENT COMPRESSIBLE VERS LE CAS INCOMPRESSIBLE. ENFIN NOUS PRESENTONS UNE ETUDE DE L'HYPERBOLICITE DU MODELE DE MAXWELL INSTATIONNAIRE

Cet ouvrage initie le lecteur à l'analyse de certaines équations aux dérivées partielles issues de la mécanique des fluides. Celles-ci sont présentées à partir des principes fondamentaux de la mécanique et de la thermodynamique. Une partie importante du texte est consacrée aux résultats "classiques" sur les problèmes de Stokes et de Navier-Stokes homogènes incompressibles. Enfin, les derniers chapitres traitent de questions issues de travaux de recherche récents.

1. 1 A paradigm About one hundred years ago, Maurice Couette, a French physicist, de signed an apparatus consisting of two coaxial cylinders, the space between the cylinders being filled with a viscous fluid and the outer cylinder being rotated at angular velocity O2. The purpose of this experiment was, follow ing an idea of the Austrian physicist Max Margules, to deduce the viscosity of the fluid from measurements of the torque exerted by the fluid on the inner cylinder (the fluid is assumed to adhere to the walls of the cylinders). At least when O is not too large, the fluid flow is nearly laminar and 2 the method of Couette is valuable because the torque is then proportional to 110 , where II is the kinematic viscosity of the fluid. If, however, O is 2 2 increased to a very large value, the flow becomes eventually turbulent. A few years later, Arnulph Mallock designed a similar apparatus but allowed the inner cylinder to rotate with angular velocity 01, while O2 = o. The surprise was that the laminar flow, now known as the Couette flow, was not observable when 0 exceeded a certain "low" critical value Ole, even 1 though, as we shall see in Chapter II, it is a solution of the model equations for any values of 0 and O .

Ce travail concerne l'étude de l'écoulement d'un fluide viscoélastique (fluide à mémoire) incompressible de type White-Metzner. A cause de la dépendance des fonctions de relaxation et de viscosité par rapport au deuxième invariant du tenseur des taux de déformation, ces modèles conduisent à un système avec équations aux dérivées partielles non linéaires (non quasi-linéaire).Ce travail comporte une partie théorique et une partie numérique. Dans la partie théorique nous nous proposons d'établir plusieurs résultats d'existence, unicité, stabilité concernant le système qui caractérise cet écoulement. Dans un premier temps on a montré, en dimension deux, sous les hypothèses convenables sur les fonctions de relaxation et de viscosité, l'existence locale et l'unicité de solutions régulières pour le problème avec données initiales et conditions aux limites. On a établi ensuite l'existence globale de solutions lorsque les données sont petites ainsi que la stabilité des petites solutions. Ceci nous a permis de démontrer l'existence de solutions petites périodiques en temps (respectivement stationnaires) du système obtenu quand la force est petite et périodique en temps (respectivement stationnaire). Dans un second temps on a étudié le problème stationnaire régi par cet écoulement en utilisant un schéma itératif. Enfin on a montré l'existence et la stabilité linéaire d'un écoulement particulier (écoulement de cisaillement).Dans la partie numérique on a étudié l'écoulement de Poiseuille en proposant une méthode numérique pour le calcul de la vitesse et les contraintes.