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La limite non-visqueuse pour solutions fortes de l'équation de Navier-Stokes compressible isentropique avec condition au bord de Navier
No full textInternational audienceWe obtain existence and conormal Sobolev regularity of strong solutions to the 3D com-pressible isentropic Navier-Stokes system on the half-space with a Navier boundary condi-tion, over a time that is uniform with respect to the viscosity parameters when these are small. These solutions then converge globally and strongly in L 2 towards the solution of the compressible isentropic Euler system when the viscosity parameters go to zero
Instabilité non-linéaire transverse de solitons de l'équation d'Euler-Korteweg
No full textInternational audienceWe show that solitary waves for the 2D Euler-Korteweg model for capillary fluids display nonlinear instability when subjected to transverse perturbations.On montre que les ondes solitaires 1D du modèle d'Euler-Korteweg 2D, modélisant le mouvement de fluides avec capillarité interne, sont non-linéairement instables lorsqu'elles sont soumises à des perturbations transverses
Stabilité et instabilité de couches limites pour condition de Navier
No full textInternational audienceWe study the inviscid limit problem for the incompressible Navier-Stokes equa-tion on a half-plane with a Navier boundary condition depending on the viscosity. On one hand, we prove the L 2 convergence of Leray solutions to the solution of the Euler equation. On the other hand, we show the nonlinear instability of some WKB expansions in the stronger L ∞ and ˙ H s (s > 1) norms. These results are not contradictory, and in the periodic setting, we provide an example for which both phenomena occur simultaneously
Stabilité de couches limites et d'ondes solitaires en mécanique des fluides
No full textThis thesis deals with a couple of stability problems in fluid mechanics. In the first two parts, we work on the inviscid limit problem for Navier-Stokes equations. We look to show whether or not a sequence of solutions to Navier-Stokes in a half-space with a Navier slip condition on the boundary converges towards a solution of the inviscid model, the Euler equation, when the viscosity parameters vanish. First, we consider the 2D incompressible model. We obtain convergence in L2 of weak solutions of Navier-Stokes towards a strong solution of Euler, as well as the instability in L∞ in a very short time of some initial data chosen as stationary solutions to the Euler equation. These results are not contradictory, and we construct initial data that allows both phenomena to occur simultaneously in the periodic setting. Second, we look at the 3D isentropic (constant temperature) compressible equations. We show that solutions exist in conormal Sobolev spaces for a time that does not depend on the viscosity when this is small, and we get strong convergence towards a solution of the Euler equation on this uniform time of existence by compactness arguments. In the third part of the thesis, we work on a solitary wave stability problem. To be precise, we consider an isentropic, compressible, inviscid fluid with internal capillarity, governed by the Euler-Korteweg equations, and we show the transverse nonlinear instability of solitons, that is that initially small 2D perturbations of a 1D travelling wave solution can end up far from it.La présente thèse traite de deux questions de stabilité en mécanique des fluides. Les deux premiers résultats de la thèse sont consacrés au problème de la limite non-visqueuse pour les équations de Navier-Stokes. Il s'agit de déterminer si une famille de solutions de Navier-Stokes dans un demi-espace avec une condition de Navier au bord converge vers une solution du modèle non visqueux, l'équation d'Euler, lorsque les paramètres de viscosité tendent vers zéro. Dans un premier temps, on considère le modèle incompressible 2D. Nous obtenons la convergence dans L2 des solutions faibles de Navier-Stokes vers une solution forte d'Euler, et une instabilité dans L∞ en temps très court pour certaines données initiales qui sont des solutions stationnaires de l'équation d'Euler. Ces résultats ne sont pas contradictoires, et on construit un exemple de donnée initiale permettant de voir se réaliser les deux phénomènes simultanément dans le cadre périodique. Dans un second temps, on s'intéresse au modèle compressible isentropique (température constante) en 3D. On démontre l'existence de solutions dans des espaces de Sobolev conormaux sur un temps qui ne dépend pas de la viscosité lorsque celle-ci devient très petite, et on obtient la convergence forte de ces solutions vers une solution de l'équation d'Euler sur ce temps uniforme par des arguments de compacité. Le troisième résultat de cette thèse traite d'un problème de stabilité d'ondes solitaires. Précisément, on considère un fluide isentropique et non visqueux avec capillarité interne, régi par le modèle d'Euler-Korteweg, et on montre l'instabilité transverse non-linéaire de solitons, c'est-à-dire que des perturbations 2D initialement petites d'une solution sous forme d'onde progressive 1D peuvent s'éloigner de manière importante de celle-ci
The strong inviscid limit of the isentropic compressible Navier-Stokes equations with Navier boundary conditions
No full textStability of boundary layers and solitary waves in fluid mechanics
No full textLa présente thèse traite de deux questions de stabilité en mécanique des fluides. Les deux premiers résultats de la thèse sont consacrés au problème de la limite non-visqueuse pour les équations de Navier-Stokes. Il s'agit de déterminer si une famille de solutions de Navier-Stokes dans un demi-espace avec une condition de Navier au bord converge vers une solution du modèle non visqueux, l'équation d'Euler, lorsque les paramètres de viscosité tendent vers zéro. Dans un premier temps, on considère le modèle incompressible 2D. Nous obtenons la convergence dans L2 des solutions faibles de Navier-Stokes vers une solution forte d'Euler, et une instabilité dans L∞ en temps très court pour certaines données initiales qui sont des solutions stationnaires de l'équation d'Euler. Ces résultats ne sont pas contradictoires, et on construit un exemple de donnée initiale permettant de voir se réaliser les deux phénomènes simultanément dans le cadre périodique. Dans un second temps, on s'intéresse au modèle compressible isentropique (température constante) en 3D. On démontre l'existence de solutions dans des espaces de Sobolev conormaux sur un temps qui ne dépend pas de la viscosité lorsque celle-ci devient très petite, et on obtient la convergence forte de ces solutions vers une solution de l'équation d'Euler sur ce temps uniforme par des arguments de compacité. Le troisième résultat de cette thèse traite d'un problème de stabilité d'ondes solitaires. Précisément, on considère un fluide isentropique et non visqueux avec capillarité interne, régi par le modèle d'Euler-Korteweg, et on montre l'instabilité transverse non-linéaire de solitons, c'est-à-dire que des perturbations 2D initialement petites d'une solution sous forme d'onde progressive 1D peuvent s'éloigner de manière importante de celle-ci.This thesis deals with a couple of stability problems in fluid mechanics. In the first two parts, we work on the inviscid limit problem for Navier-Stokes equations. We look to show whether or not a sequence of solutions to Navier-Stokes in a half-space with a Navier slip condition on the boundary converges towards a solution of the inviscid model, the Euler equation, when the viscosity parameters vanish. First, we consider the 2D incompressible model. We obtain convergence in L2 of weak solutions of Navier-Stokes towards a strong solution of Euler, as well as the instability in L∞ in a very short time of some initial data chosen as stationary solutions to the Euler equation. These results are not contradictory, and we construct initial data that allows both phenomena to occur simultaneously in the periodic setting. Second, we look at the 3D isentropic (constant temperature) compressible equations. We show that solutions exist in conormal Sobolev spaces for a time that does not depend on the viscosity when this is small, and we get strong convergence towards a solution of the Euler equation on this uniform time of existence by compactness arguments. In the third part of the thesis, we work on a solitary wave stability problem. To be precise, we consider an isentropic, compressible, inviscid fluid with internal capillarity, governed by the Euler-Korteweg equations, and we show the transverse nonlinear instability of solitons, that is that initially small 2D perturbations of a 1D travelling wave solution can end up far from it
On convergence criteria for incompressible Navier-Stokes equations with Navier boundary conditions and physical slip rates (Mathematical Analysis in Fluid and Gas Dynamics)
No full textWe prove some criteria for the convergence of weak solutions of the 2D incompressible Navier-Stokes equations with Navier slip boundary conditions to a strong solution of incompressible Euler. The slip rate depends on a power of the Reynolds number, and it is increasingly apparent that the power 1 may be critical for L^{2} convergence, as hinted at in [14]
On convergence criteria for incompressible Navier-Stokes equations with Navier boundary conditions and physical slip rates
No full textInternational audienceWe prove some criteria for the convergence of weak solutions of the 2D incompressible Navier-Stokes equations with Navier slip boundary conditions to a strong solution of incompressible Euler. The slip rate depends on a power of the Reynolds number, and it is increasingly apparent that the power 1 may be critical for L^2 convergence, as hinted at in [hal-01093331]
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