L'objet de cette thèse est l'analyse mathématique de modèles issus de la mécanique des fluides. L'étude est centrée principalement sur les équations de Navier-Stokes incompressibles inhomogènes et les équations de Navier-Stokes compressibles isentropiques. La première partie est consacrée aux équations différentielles ordinaires associées à des champs de vecteurs a coefficients irréguliers, typiquement à dérivées intégrables. R.J. di Perna et P.-L. Lions ont été pionniers dans l'étude de champs de vecteurs à régularité W#1#,#1 et à divergence bornée, en montrant l'existence et l'unicité d'un flot X vérifiant la plupart des propriétés des flots de champs de vecteurs réguliers, valables cependant pour presque tout point initial. L'objet de la première partie est d'étendre cette théorie à des champs à divergence non bornée. La preuve repose sur la méthode des solutions normalisées pour les équations de transport, introduites par R.J. di Perna et P.-L . Lions. Dans la continuité des résultats précédents, on montre d'autre part un théorème d'existence de solutions plus fortes correspondant à des données initiales dans W#1#,#m (m > 1) pour #t +b.* = 0, le champ de vecteurs b associe étant supposé de régularité Sobolev W#s#+#1#,#p avec sp = n. Ces résultats sont ensuite appliqués a une preuve d'unicité des solutions des équations de Navier-Stokes incompressibles inhomogènes en dimension 2. Dans la deuxième partie de ce travail, on s'intéresse à des modèles de fluides incompressibles. On considère une famille de fluides incompressibles non miscibles indexes par 1,..., m dans un ouvert de r#n (n 2). Ces fluides sont caractérisés par leur densité i#1im et leur viscosité #i#1##im. Le premier chapitre traite des questions d'existence globale de solutions faibles pour les équations de Navier-Stokes incompressibles lorsque le domaine est non borné. On étudie ensuite la régularité des écoulements plans multiphasiques, en énonçant les résultats en fonction de la dispersion relative des viscosités, tout en tenant compte de l'éventuelle présence de poches de vide dans le milieu fluide. Le troisième chapitre est consacré a quelques remarques sur la régularité des solutions faibles d'une équation issue d'un modèle simplifié de magnétohydrodynamique, couplant les équations de Navier-Stokes incompressibles et les équations de maxwell. Enfin, on étudie les équations de Navier-Stokes modélisant l'évolution d'un fluide compressible isentropique. Les travaux de P.-L. Lions assurent l'existence globale en temps de solutions faibles sous certaines hypothèses sur la loi de pression. En dimension n = 2 ou 3, on peut montrer des résultats de régularité en temps petit pour des densités initiales s'annulant. Lorsque n = 2, on obtient des résultats globaux en temps, sous réserve que la densité reste bornée. On utilise pour cela une estimation logarithmique, démontrée dans le contexte des modèles incompressibles précédemment cités. Dans le second chapitre, on analyse la régularité des solutions faibles en dimension n 2, en montrant une estimation à priori qui donne des renseignements sur la régularité en temps du champ des vitesses.

CETTE THESE SE COMPOSE DE TROIS PARTIES. LES DEUX PARAMETRES CONCERNENT L'EQUATION D'EULER INCOMPRESSIBLE DE LA MECANIQUE DES FLUIDES. LA TROISIEME EST CONSACREE A L'EQUATION D'EULER-POISSON DE LA DYNAMIQUE DES GAZ. DANS LA PREMIERE, ON ETUDIE LA REGULARITE ANALYTIQUE OU GEVREY DES LIGNES DE COURANT DE SOLUTIONS NON NECESSAIREMENT LIPSCHITZIENNES DE L'EQUATION D'EULER; ON EN DEDUIT L'INCLUSION DU FRONT D'ONDE ANALYTIQUE OU GEVREY DES SOLUTIONS CONSIDEREES DANS LA VARIETE CARACTERISTIQUE DU LINEARISE. DANS LA DEUXIEME, EN COLLABORATION AVEC X. SAINT-RAYMOND, ON GENERALISE A LA MECANIQUE DES FLUIDES TRIDIMENSIONNELS LE PROBLEME DES POCHES DE TOURBILLON. ON Y OBTIENT UN RESULTAT DE PERSISTANCE GEOMETRIQUE LOCALE EN TEMPS (GLOBALE DANS LE CAS AXISYMETRIQUE). DANS LA TROISIEME, ON DEMONTRE, SANS CONDITION DE SUPPORT, UN THEOREME D'EXISTENCE LOCALE EN TEMPS POUR L'EQUATION D'EULER-POISSON

L'OBJET DE LA THESE EST L'ETUDE MATHEMATIQUE DE QUELQUES PROBLEMES DE MECANIQUE DES FLUIDES. DANS UNE PREMIERE PARTIE, ON S'INTERESSE AUX EQUATIONS DE NAVIER-STOKES, RELATIVES A UN FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE, EN TROIS DIMENSIONS D'ESPACE, AVEC DES CONDITIONS AUX LIMITES PERIODIQUES. ON SUPPOSE QUE LE CHAMP DE VITESSE INITIAL EST PROCHE D'UN CHAMP BIDIMENSIONNEL, ET L'ON DEMONTRE DES RESULTATS DE STABILITE DE LA SOLUTION ASSOCIEE, AINSI QU'UNE NOUVELLE ESTIMATION DU TEMPS EVENTUEL D'EXPLOSION. CES DIFFERENTS RESULTATS CONDUISENT EN PARTICULIER A UN THEOREME D'UNICITE DES SOLUTIONS A LA LERAY DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES QUAND LA DONNEE INITIALE EST BIDIMENSIONNELLE. LES METHODES EMPLOYEES S'INSPIRENT D'IDEES DE W. VON WAHL. LES DEUX CHAPITRES SUIVANTS DE LA THESE CONCERNENT DES FLUIDES GEOPHYSIQUES, PARFAITS OU VISQUEUX, AINSI QUE LES FLUIDES PARFAITS, FAIBLEMENT COMPRESSIBLES. ON DEMONTRE DES RESULTATS CONCERNANT LE TEMPS D'EXISTENCE DES SOLUTIONS DE TELLES EQUATIONS, AINSI QUE DES RESULTATS ASYMPTOTIQUES SUR CES SOLUTIONS. LES TECHNIQUES UTILISEES REPOSENT SUR L'ETUDE DE LIMITES SINGULIERES DANS DES SYSTEMES HYPERBOLIQUES OU PARABOLIQUES ; EN PARTICULIER ON ETUDIE L'INFLUENCE DE PENALISATIONS ANTISYMETRIQUES, AINSI QUE L'EFFET PRODUIT PAR DE FORTES OSCILLATIONS EN TEMPS SUR DE TELS SYSTEMES, EN S'INSPIRANT DES TRAVAUX DE S. SCHOCHET. ENFIN L'OBJET DU DERNIER CHAPITRE EST L'ETUDE D'UN SCHEMA NUMERIQUE POUR L'EQUATION DU TOURBILLON BIDIMENSIONNELLE PERIODIQUE, PROPOSE PAR V. ZEITLIN, DONT LA PARTICULARITE EST DE PRESERVER LA STRUCTURE HAMILTONIENNE DE L'EQUATION. EN UTILISANT DE L'ANALYSE DE FOURIER, ASSOCIEE A DES TECHNIQUES DE CALCUL PARADIFFERENTIEL DE J.-M. BONY, ON DEMONTRE DES RESULTATS DE STABILITE, DE CONSISTENCE ET DE CONVERGENCE DU SCHEMA.

This book contains several introductory texts concerning the main directions in the theory of evolutionary partial differential equations. The main objective is to present clear, rigorous, and in depth surveys on the most important aspects of the present theory.

Le but de ce travail est l'analyse mathématique et l'approximation numérique d'un systeme d'équations aux dérivées partielles provenant de la mécanique des fluides incompressibles. Il s'agit du systeme qui gouverne l'évolution de la vitesse et la pression moyennes d'un écoulement turbulent où l'on utilise le modèle de turbulence de Smagorinsky avec des conditions aux limites simulant la couche limite. Dans la première partie on presente quelques résultats sur l'existence, unicité et régularité de solution du systeme. Dans la deuxième partie on décrit et on analyse un schéma de résolution numérique utilisant la méthode des caractéristiques et une méthode d'éléments finis mixtes. Finalement, dans la troisième partie, on discute les détails de l'implémentation du schéma et on montre quelques résultats numériques

Nonlinear Problems: Present and Future