ON ETUDIE DANS CE TRAVAIL LA METHODE DES CARACTERISTIQUES: SES LIENS AVEC LA METHODE DE GALERKIN DISCONTINUE, SON UTILISATION POUR L'APPROXIMATION DES ECOULEMENTS DE FLUIDES VISCOELASTIQUES (PARTICULIEREMENT LES MODELES DIFFERENTIELS, MAIS UNE METHODE POUR LES MODELES INTEGRAUX EST EGALEMENT PRESENTEE). DANS LE CHAPITRE 1, ON PRESENTE UNE DESCRIPTION DE LA METHODE DES CARACTERISTIQUES POUR UN PROBLEME DE TRANSPORT SOUS SES DEUX FORMES, FAIBLE ET FORTE. A PARTIR D'UN PROBLEME DE CONVECTION STATIONNAIRE (P), NOUS DEFINISSONS, A L'AIDE DE CETTE METHODE, UN PROBLEME (P#K), DONT ON DEMONTRE L'EXISTENCE ET L'UNICITE D'UNE SOLUTION DANS LE CAS OU LA DIVERGENCE DE LA VITESSE EST NULLE. ON OBTIENT UNE MAJORATION D'ERREUR. ON DONNE LE LIEN FORMEL ENTRE LA METHODE DE GALERKIN DISCONTINUE ET LA METHODE DES CARACTERISTIQUES. DANS LE CHAPITRE 2, ON CONSIDERE, POUR L'EQUATION DE CONVECTION STATIONNAIRE A UNE VARIABLE, LA METHODE DES CARACTERISTIQUES DE PSEUDO-PAS DE TEMPS K AVEC APPROXIMATION DE L'INCONNUE PAR DES ELEMENTS FINIS P#R DISCONTINUS SUR UN MAILLAGE T#H. ON CONSTRUIT, POUR CETTE METHODE, UNE NORME NATURELLE NOTEE #H#,#K, POUR LAQUELLE ON MONTRE QUE LE PROBLEME VARIATIONNEL APPROCHE (P#K#H) EST BIEN POSE ET ON OBTIENT UNE MAJORATION D'ERREUR. ON MONTRE QUE, QUAND K TEND VERS ZERO, LE PROBLEME (P#K#H) (RESP. LA NORME #H#,#K) A POUR LIMITE LE PROBLEME (P#H) (RESP. LA NORME #H), ASSOCIE A LA METHODE DE GALERKIN DISCONTINUE. DANS LE CHAPITRE 3, ON PRESENTE UNE DESCRIPTION DES METHODES D'ELEMENTS FINIS POUR LA SIMULATION D'ECOULEMENTS VISCOELASTIQUES OBEISSANT A DES LOIS DIFFERENTIELLES ET INTEGRALES. DANS LE CHAPITRE 4, ON DEMONTRE QUE LE PROBLEME (P#K), DEFINI AU CHAPITRE 1, ADMET UNE SOLUTION UNIQUE DANS LE CAS OU LA DIVERGENCE DE LA VITESSE EST NON NULLE ET ON DONNE UNE MAJORATION D'ERREUR. ON ETUDIE UNE APPROXIMATION PAR ELEMENTS FINIS D'ECOULEMENTS DE FLUIDES VISCOELASTIQUES REGIS PAR UNE LOI DE COMPORTEMENT DIFFERENTIELLE DE TYPE OLDROYD B. LES APPROXIMATIONS DES CONTRAINTES, DES VITESSES ET DES PRESSIONS SONT RESPECTIVEMENT P#1-DISCONTINUES, P#2-CONTINUES, P#1-CONTINUES. LA CONVECTION DES CONTRAINTES EST TRAITEE PAR LA METHODE DES CARACTERISTIQUES. ON FAIT L'HYPOTHESE QUE LE PROBLEME D'OLDROYD ADMET UNE SOLUTION SUFFISAMMENT REGULIERE ET SUFFISAMMENT PETITE. ON MONTRE PAR UNE METHODE DE POINT FIXE QU'UN PROBLEME SEMI-LINEARISE APPROCHE A UNE SOLUTION ET ON DONNE UNE MAJORATION D'ERREUR. ENFIN, DANS LE CHAPITRE 5, ON DONNE UNE METHODE NUMERIQUE POUR LE CALCUL D'ECOULEMENTS DE FLUIDES VICOELASTIQUES INSTATIONNAIRES REGIS PAR UNE LOI INTEGRALE DE TYPE OLDROYD B, EN UTILISANT LA METHODE DES CARACTERISTIQUES

ON ETUDIE DANS CE TRAVAIL LA METHODE DES CARACTERISTIQUES: SES LIENS AVEC LA METHODE DE GALERKIN DISCONTINUE, SON UTILISATION POUR L'APPROXIMATION DES ECOULEMENTS DE FLUIDES VISCOELASTIQUES (PARTICULIEREMENT LES MODELES DIFFERENTIELS, MAIS UNE METHODE POUR LES MODELES INTEGRAUX EST EGALEMENT PRESENTEE). DANS LE CHAPITRE 1, ON PRESENTE UNE DESCRIPTION DE LA METHODE DES CARACTERISTIQUES POUR UN PROBLEME DE TRANSPORT SOUS SES DEUX FORMES, FAIBLE ET FORTE. A PARTIR D'UN PROBLEME DE CONVECTION STATIONNAIRE (P), NOUS DEFINISSONS, A L'AIDE DE CETTE METHODE, UN PROBLEME (P#K), DONT ON DEMONTRE L'EXISTENCE ET L'UNICITE D'UNE SOLUTION DANS LE CAS OU LA DIVERGENCE DE LA VITESSE EST NULLE. ON OBTIENT UNE MAJORATION D'ERREUR. ON DONNE LE LIEN FORMEL ENTRE LA METHODE DE GALERKIN DISCONTINUE ET LA METHODE DES CARACTERISTIQUES. DANS LE CHAPITRE 2, ON CONSIDERE, POUR L'EQUATION DE CONVECTION STATIONNAIRE A UNE VARIABLE, LA METHODE DES CARACTERISTIQUES DE PSEUDO-PAS DE TEMPS K AVEC APPROXIMATION DE L'INCONNUE PAR DES ELEMENTS FINIS P#R DISCONTINUS SUR UN MAILLAGE T#H. ON CONSTRUIT, POUR CETTE METHODE, UNE NORME NATURELLE NOTEE #H#,#K, POUR LAQUELLE ON MONTRE QUE LE PROBLEME VARIATIONNEL APPROCHE (P#K#H) EST BIEN POSE ET ON OBTIENT UNE MAJORATION D'ERREUR. ON MONTRE QUE, QUAND K TEND VERS ZERO, LE PROBLEME (P#K#H) (RESP. LA NORME #H#,#K) A POUR LIMITE LE PROBLEME (P#H) (RESP. LA NORME #H), ASSOCIE A LA METHODE DE GALERKIN DISCONTINUE. DANS LE CHAPITRE 3, ON PRESENTE UNE DESCRIPTION DES METHODES D'ELEMENTS FINIS POUR LA SIMULATION D'ECOULEMENTS VISCOELASTIQUES OBEISSANT A DES LOIS DIFFERENTIELLES ET INTEGRALES. DANS LE CHAPITRE 4, ON DEMONTRE QUE LE PROBLEME (P#K), DEFINI AU CHAPITRE 1, ADMET UNE SOLUTION UNIQUE DANS LE CAS OU LA DIVERGENCE DE LA VITESSE EST NON NULLE ET ON DONNE UNE MAJORATION D'ERREUR. ON ETUDIE UNE APPROXIMATION PAR ELEMENTS FINIS D'ECOULEMENTS DE FLUIDES VISCOELASTIQUES REGIS PAR UNE LOI DE COMPORTEMENT DIFFERENTIELLE DE TYPE OLDROYD B. LES APPROXIMATIONS DES CONTRAINTES, DES VITESSES ET DES PRESSIONS SONT RESPECTIVEMENT P#1-DISCONTINUES, P#2-CONTINUES, P#1-CONTINUES. LA CONVECTION DES CONTRAINTES EST TRAITEE PAR LA METHODE DES CARACTERISTIQUES. ON FAIT L'HYPOTHESE QUE LE PROBLEME D'OLDROYD ADMET UNE SOLUTION SUFFISAMMENT REGULIERE ET SUFFISAMMENT PETITE. ON MONTRE PAR UNE METHODE DE POINT FIXE QU'UN PROBLEME SEMI-LINEARISE APPROCHE A UNE SOLUTION ET ON DONNE UNE MAJORATION D'ERREUR. ENFIN, DANS LE CHAPITRE 5, ON DONNE UNE METHODE NUMERIQUE POUR LE CALCUL D'ECOULEMENTS DE FLUIDES VICOELASTIQUES INSTATIONNAIRES REGIS PAR UNE LOI INTEGRALE DE TYPE OLDROYD B, EN UTILISANT LA METHODE DES CARACTERISTIQUES

LES TRAVAUX PRESENTES DANS CETTE THESE CONCERNENT LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS INCOMPRESSIBLES ET PERMANENTS DE FLUIDES NON NEWTONIENS, NOTAMMENT VISCOELASTIQUES, EN PRESENCE DE FORCES D'INERTIE NON NEGLIGEABLES. LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE L'APPROCHE PROPOSEE RESIDENT DANS LE CHOIX DU PROCEDE ITERATIF ET DE LA METHODE DE DISCRETISATION. NOUS UTILISONS UN ALGORITHME DE TYPE POINT-SELLE OU LA CONDITION D'INCOMPRESSIBILITE EST DEFINIE COMME LA CONTRAINTE EGALITE D'UN PROBLEME DE MINIMISATION. LA METHODE DES VOLUMES FINIS EST DEVELOPPEE POUR DISCRETISER L'ENSEMBLE DES EQUATIONS DU MOUVEMENT ET DE COMPORTEMENT. LES APPLICATIONS DE L'APPROCHE INCLUENT EN PREMIER LIEU L'ECOULEMENT DANS UN CONVERGENT PLAN QUATRE:UN. LA SECONDE ETUDE CONCERNE L'ECOULEMENT DU MODELE VISCOELASTIQUE D'OLDROYD-B AUTOUR D'UN OBSTACLE DE SECTION CARREE PLACE DANS UNE CONDUITE. LES DIFFERENTS CALCULS MENES ONT MIS EN EVIDENCE L'INFLUENCE DES FORCES D'INERTIE ET DU TAUX D'ELASTICITE SUR LA STRUCTURE DE L'ECOULEMENT

ON PROPOSE LA RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE FLUIDES VISCOELASTIQUES PAR UNE METHODE D'ELEMENTS FINIS DE DEGRE UN. CETTE APPROCHE EST INSTABLE, LA CONDITION INF-SUP N'ETANT ALORS PAS SATISFAITE. NOUS ETUDIONS ALORS UNE STABILISATION DE TYPE MOINDRES CARRES. L'ASPECT PERTURBATION SINGULIERE EST PRIS EN COMPTE. LES APPLICATIONS NUMERIQUES MONTRENT L'EFFICACITE DES METHODES PROPOSEES ET, PAR RAPPORT AUX METHODES EXISTANTES, PERMETTENT DES GAINS SUBSTANTIELS DE TEMPS DE CALCUL

CE TRAVAIL EST CONSACRE A L'ANALYSE NUMERIQUE DE FLUIDES VISCOELASTIQUES OBEISSANT A DES LOIS DIFFERENTIELLES DE TYPE OLDROYD ET DE FLUIDES QUASI-NEWTONIENS OBEISSANT SOIT AU MODELE DE BINGHAM MODIFIE, SOIT AU MODELE DE CARREAU. DANS LE CHAPITRE 1, ON ETUDIE L'APPROXIMATION ABSTRAITE DE LA FORMULATION A TROIS CHAMPS (TENSEUR, VITESSE, PRESSION) DU PROBLEME DE STOKES SUGGEREE PAR LE MODELE D'OLDROYD. DANS LE CHAPITRE 2, EN REPRENANT LES IDEES DU CHAPITRE 1, ON PROPOSE UNE FORMULATION A TROIS CHAMPS DU PROBLEME DE STOKES ET DES EQUATIONS DE L'ELASTICITE LINEAIRE, PERMETTANT DES APPROXIMATIONS PAR ELEMENTS FINIS CONFORMES ET NE NECESSITANT QUE LA CLASSIQUE CONDITION INF-SUP EN VITESSE PRESSION A L'EXCLUSION DE TOUTE CONDITION SUR LE TENSEUR NON NEWTONIEN DES EXTRACONTRAINTES. SUR LES EQUATIONS DE L'ELASTICITE LINEAIRE LA METHODE EST UNIFORME PAR RAPPORT A LA COMPRESSIBILITE. AU CHAPITRE 3, ON ETUDIE UNE APPROXIMATION PAR ELEMENTS FINIS D'ECOULEMENTS DE FLUIDES VISCOELASTIQUES REGIS PAR UNE LOI DE COMPORTEMENT DE TYPE OLDROYD B. LES APPROXIMATIONS DES CONTRAINTES, DES VITESSES ET DES PRESSIONS SONT RESPECTIVEMENT P#1 DISCONTINUES, P#2 CONTINUES, P#1 CONTINUES. LA CONVECTION DES CONTRAINTES EST TRAITEE PAR LA METHODE DE LESAINT-RAVIART. ON FAIT L'HYPOTHESE QUE LE PROBLEME D'OLDROYD ADMET UNE SOLUTION SUFFISAMMENT REGULIERE ET SUFFISAMMENT PETITE. ON MONTRE PAR UNE METHODE DE POINT FIXE QUE LE PROBLEME APPROCHE A UNE SOLUTION ET ON DONNE UNE MAJORATION D'ERREUR. LE CHAPITRE 4 COMPORTE UNE ETUDE SIMILAIRE A CELLE DU CHAPITRE 3, MAIS CETTE FOIS-CI AVEC UN CHOIX D'APPROXIMATION DES CONTRAINTES PAR DES ELEMENTS P#1 CONTINUS (METHODE SUPG). ON OBTIENT, OUTRE LES RESULTATS DU CHAPITRE 3, UN RESULTAT D'UNICITE LOCAL POUR LA SOLUTION APPROCHEE. ENFIN, AU CHAPITRE 5, ON ETUDIE L'APPROXIMATION PAR ELEMENTS FINIS D'ECOULEMENTS QUASI-NEWTONIENS. LA METHODE EMPLOYEE N'UTILISE PAS DE FONCTIONNELLE ENERGIE ET PERMET D'AMELIORER LES MAJORATIONS D'ERREURS CONNUES ANTERIEUREMENT

NOUS CONSIDERONS LA SIMULATION NUMERIQUE DES ECOULEMENTS DE FLUIDES VISCOELASTIQUES. DEVELOPPANT UNE APPROXIMATION EN TEMPS PAR LA METHODE DES DIRECTIONS ALTERNEES, NOUS PROPOSONS UN ALGORITHME ENTIEREMENT NOUVEAU PERMETTANT DE DECOUPLER LE CALCUL DES CONTRAINTES DE CELUI DES VITESSES. D'ORDRE DEUX EN TEMPS, CETTE METHODE PERMET DE PLUS LE CALCUL RAPIDE DES SOLUTIONS STATIONNAIRES. L'ELEMENT A DIVERGENCE NULLE DE THOMAS-RAVIART EST UTILISE POUR LES VITESSES, ET CELUI DE LESAINT-RAVIART POUR LES CONTRAINTES. LA METHODE EST APPLIQUEE AU PROBLEME DE L'ECOULEMENT DE FLUIDES DU TYPE OLDROYD DANS UNE CONTRACTION BRUSQUE (PROBLEME DE LA MARCHE)

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.