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 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

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)

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

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.

La simulation numérique des écoulements non-isothermes de fluides anélastiques et viscoélastiques s'inscrit dans un cadre pluridisciplinaire relevant de la Rhéologie, de la Mécanique des fluides, de la Thermodynamique, des Mathématiques Appliquées et de la Programmation. Nous considérons ici des simulations numériques bi- et tridimensionnelles non-isothermes utilisant la méthode des Volume Finis dans les géométries de contractions brusques 2D et 3D et dans un système vis-fourreau. Ces configurations sont importantes tant du point de vue fondamental que de celui des applications industrielles (extrusion, injection, ...). Nous faisons varier les paramètres géométriques, conditions aux limites thermiques et rhéologiques (lois de comportement anélastiques et viscoélastiques). Les résultats montrent une forte dépendance de ces paramètres sur les caractéristiques des écoulements.

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