Thèse soutenue

Analyse mathématique de quelques systèmes d'équations de type fluide-cinétique

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Lucas Ertzbischoff
Direction : Daniel Han-KwanAyman Moussa
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mathématiques fondamentales
Date : Soutenance le 03/07/2023
Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de mathématiques Hadamard (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mathématiques Laurent Schwartz (Palaiseau, Essonne) - Centre de mathématiques Laurent Schwartz
Jury : Président / Présidente : Anne-Laure Dalibard Roux
Examinateurs / Examinatrices : Daniel Han-Kwan, Ayman Moussa, Jean-François Coulombel, Diogo Arsénio, François Golse
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Coulombel, Diogo Arsénio

Résumé

FR  |  
EN

Cette thèse est consacrée à l'analyse mathématique de systèmes de type fluide-cinétique, qui décrivent l'évolution d'une suspension de particules au sein d'un fluide ambiant. Le point de vue adopté est celui de la théorie cinétique pour la phase dispersée et celui de la mécanique des fluides pour la phase continue.Les Chapitres 2 et 3 sont dédiés à l'étude du comportement en temps long pour les équations de Vlasov-Navier-Stokes dans un domaine, avec condition d'absorption au bord pour les particules. Au Chapitre 2, nous analysons la compétition entre concentration en vitesse et absorption dans un domaine borné. Nous démontrons que la fonction de distribution des particules possède un comportement monocinétique en vitesse, et exhibons une grande variété de scénarios pour le profil asymptotique spatial.Au Chapitre 3, nous nous plaçons dans le cas du demi-espace en prenant en compte l'action de la force de gravité sur les particules. Nous montrons que les effets d'absorption au bord, combinés à la gravité, permettent d'obtenir la stabilité de la solution triviale pour ce système.Notre obtenons une famille d'estimations de décroissance en temps pour tous les moments en vitesse de la fonction de distribution, grâce à l'introduction d'une condition de contrôle géométrique appropriée.Dans le Chapitre 4, nous utilisons les idées précédentes pour étudier une limite hydrodynamique des équations de Vlasov-Navier-Stokes avec gravité, dans un régime haute-friction. Nous obtenons ainsi la dérivation globale en temps d'un système de type Boussinesq-Navier-Stokes.Finalement, le Chapitre 5 est consacré à l'étude mathématique d'un système des sprays épais, qui est un couplage singulier entre une équation cinétique et les équations des fluides compressibles. Dans le cas d'un fluide visqueux, nous démontrons l'existence et l'unicité d'une solution à régularité Sobolev, localement en temps, pour des données initiales satisfaisant un critère de stabilité à la Penrose. Il s'agit de la première construction rigoureuse de solution pour ce type de système, inspirée de travaux récents sur les équations de Vlasov singulières