Séminaire EDP et Applications | Nancy

Dans cet exposé, je passerai en revue un certain nombre de résultats récents sur les équations de Hamilton-Jacobi diffusives, de la forme $u_t-Delta u=|nabla u|^p+h(x)$. Ce type d’équations, qui interviennent en théorie du contrôle stochastique, mais aussi dans certains modèles de croissance de surface, donnent lieu à  une variété de comportements intéressant. Nous nous intéresserons en particulier à  deux classes de phénomènes: – Explosion du gradient: localisation des singularités au bord, explosion en seul point, vitesses d’explosion, profils en espace, estimations de type Bernstein, théorèmes de type Liouville et applications; – Continuation au sens de viscosité après l’explosion du gradient: solutions avec ou sans perte de conditions au bord, récupération des conditions au bord, régularisation.

On construit des solutions (approchées à  tout ordre) hautement oscillantes du problème des nappes de tourbillon-courant en magnétohydrodynamique incompressible. Il s’agit d’un travail en collaboration avec Olivier Pierre.

Dans cet exposé je reviendrai sur des travaux récents en optimisation pour l’équation de Fisher-KPP. Cette équation est fréquemment utilisée en écologie afin de modéliser l’évolution d’une population dans un environnement hétérogène. Plusieurs travaux ont ces dernières années étudié comment optimiser une valeur propre dont le signe caractérise la survie ou l’extinction de cette population, en fonction du taux de croissance. Dans un travail commun avec Idriss Mazari et Yannick Privat, nous avons optimisé une autre quantité : la population totale à  l’équilibre. Les résultats sont plus contrastés pour cette quantité et dépendent du taux de diffusion de la population.

La théorie des systèmes de réaction-diffusion de type Lotka-Volterra s’enrichit singulièrement lorsque l’on insère des termes de diffusion croisée, avec en particulier l’apparition de patterns. On discutera l’intérêt de l’apparition de ces termes, les difficultés mathématiques qu’ils engendrent, et les conclusions que l’on peut tirer de leur utilisation en terme de modélisation.

Dans cet exposé, nous nous intéresserons au phénomène de « scattering » pour certaines EDPs dispersives non-linéaires : il s’agira de « comparer » la solution non-linéaire (lorsqu’elle existe globalement) à  des solutions du problèmes linéaire lorsque le temps devient grand. Nous rappellerons d’abord les résultats connus sur R^d, à  savoir que sous certaines conditions sur la non-linéarité, on peut effectivement comparer, en temps longs, la solution non-linéaire à  des solutions linéaires. Ce résultat est dà» à  un bon contrôle de la solution non-linéaire. Nous verrons aussi que des résultats similaires dans le cadre d’une variété riemannienne compacte M^k n’ont pas lieu d’être. La question à  laquelle on tâchera de répondre (au moins partiellement) est donc la suivante : si on se place sur un espace produit de type R^d times M^k, quel est le comportement dominant ? Peut-on espérer avoir du « scattering » en faisant vivre seulement une partie des variables spatiales dans R^d ? Autrement dit : un contrôle « partiel » de la solution peut-il suffire à  obtenir du « scattering » ? Nous verrons quelles sont les conditions naturelles sur la non-linéarité pour espérer des résultats de type « scattering » dans un espace produit et donnerons des idées de preuve pour la partie « technique » du résultat. Nous commencerons par les équations de Schrödinger qui ont été les premières à  être étudiées dans ce cadre puis nous tâcherons d’exhiber le même type de comportement pour les équations de Klein-Gordon.

On considère un système d’interaction fluide-structure entre un fluide incompressible dans un domaine tridimensionnel et une plaque élastique localisée sur la partie supérieure du bord. Le fluide est gouverné par l’équation de Navier-Stokes et le mouvement de la structure est régit par l’équation des plaques avec damping. On munit notre système des conditions de Navier sur le bord. Notre principal objectif est d’étudier l’existence et l’unicité de solutions fortes associées à  ce système.

Résumé

Résumé

La modélisation du piégeage capillaire (un fluide reste confiné dans une région du sous-sol) conduit à  une équation de diffusion non-linéaire dégénérée dans laquelle le coefficient de diffusion est discontinu à  travers une interface. Le problème peut-être résolu par une méthode de décomposition de domaines globale en temps, basée sur l’algorithme de relaxation d’onde de Schwarz, avec des conditions de transmission non-linéaires de type Robin à  travers l’interface. Dans chaque sous-domaine, un problème en est résolu sur tout l’intervalle de temps à  chaque itération, avant l’utilisation des conditions de transmission. L’arrêt des itérations utilise un critère construit à  partir d’estimateurs d’erreurs a posteriori, distinguant les erreurs de discrétisation en espace, en temps et l’erreur due à  la décomposition de domaines. Ces estimateurs reposent sur la reconstruction de champs de pression et de flux conformes. Les itérations de décomposition de domaines peuvent ainsi être arrêtées dès que l’erreur de DD est inférieure aux erreurs de discrétisation.

Dans cet exposé, nous nous intéressons au problème de stabilisation par retour de sortie dynamique (et lisse) pour des systèmes de contrôle non uniformément observables. Dans un premier temps, nous analysons ce problème à  travers un exemple académique pour lequel le point d’équilibre auquel nous voulons stabiliser le système correspond à  une valeur de contrôle rendant le système inobservable. Dans un deuxième temps nous mettrons en évidence certaines difficultés liées au problème de l’observation des systèmes non uniformément observables.