L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier quelques problèmes elliptiques et paraboliques d’écoulement de fluides non Newtoniens incompressibles et non isothermes gouvernés par l’équation aux dérivées partielles de Stokes avec la condition de Tresca sur une partie du bord quand la viscosité dépend à la fois de la température, de la vitesse et du module du tenseur des taux de déformations. Dans le premier chapitre, on a fait une introduction générale. Dans le deuxième chapitre, nous nous intéressons au couplage entre le système de Stokes et l’équation de la chaleur en régime stationnaire. On montre l’existence de la solution de l’inéquation variationnelle décrivant le système de Stokes pour une température donnée quand la viscosité dépend à la fois de la température, de la vitesse et du module du tenseur des taux de déformations en utilisant la méthode de monotonie pour la vitesse et le théorème de De Rham pour la pression. Dans un deuxième temps, on étudie l’existence et l’unicité de la température solution de l’équation de la chaleur avec un terme L1(Ω) au second membre quand la viscosité dépend à la fois de la température, de la vitesse et du module du tenseur des taux de déformations. On montre ensuite l’existence de la solution du problème variationnel couplé avec la viscosité dépend de la température et du module du tenseur des taux de déformations, en utilisant le théorème de point fixe de Schauder. Dans le troisième et le quatrième chapitre, on traite l’existence et l’unicité de la solution du système de Stokes en régime instationnaire quand la viscosité dépend de la température et du module du tenseur des taux de déformations dans les cas p = 2, p > 2 et 6 5 < p < 2 en utilisant la notion des semi-groupes et la méthode de monotonie pour la vitesse et le théorème de De Rham pour la pression. Par contre, lorsque la viscosité dépend de plus de la vitesse on obtient seulement l’existence par le théorème de point fixe de Schauder / The objective of this thesis is to study some elliptic and parabolic problems of the non-Newtonian flow of an incompressible and non isothermal fluid governed by partial differential equation of Stokes with Tresca’s condition on a part of the boundary when the fluid viscosity depends on temperature and also on the modulus of strain rate tensor and the velocity of the fluid. In the first chapter, we did a general introduction. In the second chapter, we consider the coupling between the Stokes systemand the heat equation in steady state. We prove the existence of a solution of the variational inequality describing the Stokes system when the fluid viscosity depends on temperature and also on the modulus of strain rate tensor and the velocity of the fluid of a given temperature by using the monotony methods for the velocity and De Rham’s theorem for the pressure. We study the existence and uniqueness of the temperature solution of the heat equation with L1 (Ω) term to the second member when the fluid viscosity depends on temperature and also on the modulus of strain rate tensor and the velocity of the fluid. We show the existence of a solution of the coupled variational problem when the fluid viscosity depends on temperature and also on the modulus of strain rate tensor by using Schauder fixed point theorem. In the third and the fourth chapter, we treate the existence and uniqueness of a solution of the Stokes system in unsteady state when the fluid viscosity depends only on temperature and on the modulus of strain rate tensor in the cases p = 2, p > 2 and 6 5 < p < 2 by using the notion of semigroup and monotony methods for the velocity and De Rham’s theorem for the pressure. However, when the fluid viscosity depends also on the velocity of the fluid we obtain only the existence by Schauder fixed point theorem

Dans cette thèse on étudie des équations de la mécanique des fluides. On considère deux modèles : les équations de Navier-Stokes équation dans R3 en présence d'une force extérieure, et l'équation de Prandtl dans le demi plan. Pour le système de Navier-Stokes, on s'intéresse à l'existence locale en temps, l'unicité, le comportement global en temps et des critères d'explosion. Pour l'équation de Prandtl dans le demi plan, on s'intéresse à la régularité Gevrey. Le manuscrit est constitué de quatre chapitres. Dans le premier chapitre, on introduit quelques concepts de base sur les équations de la mécanique des fluides et on rappelle le sens physique des deux modèles précédents ainsi que quelques résultats mathématiques. Ensuite on énonce brièvement nos principaux résultats et les motivations. Enfin on mentionne quelques problèmes ouverts. Le second chapitre est consacré au problème de Cauchy pour les équations de Navier-Stokes dans R3 en présence d'une petite force extérieure, peu régulière. On démontre l'existence locale en temps pour ce système pour toute donnée initiale appartenant à un espace de Besov critique avec régularité négative. On obtient de plus trois résultats d'unicité pour ces solutions. Enfin on étudie le comportement en temps grand et la stabilité de solutions a priori globales. Le troisième chapitre traite d'un critère d'explosion pour les équations de Navier-Stokes avec une force extérieure indépendante du temps. On met en place une décomposition en profils pour les équations de Navier-Stokes forcées. Cette décomposition permet de faire un lien entre les équations forcées et non forcées, ce qui permet de traduire une information d'explosion de la solution non forcée vers la solution forcée. Dans le Chapitre 4 on étudie l'effet régularisant Gevrey de la solution locale en temps de l'équation de Prandtl dans le demi plan. Il est bien connu que l'équation de couche limite de Prandtl est instable pour des données initiales générales, et bien posée dans des espaces de Sobolev pour des données initiales monotones. Sous une hypothèse de monotonie de la vitesse tangentielle du flot, on démontre la régularité Gevrey pour la solution de l'équation de Prandtl dans le demi plan pour des données initiales dans un espace de Sobolev. / This thesis deals with equations of fluid dynamics. We consider the following two models: one is the Navier-Stokes equation in R3 with an external force, the other one is the Prandtl equation on the half plane. For the Navier-Stokes system, we focus on the local in time existence, uniqueness, long-time behavior and blowup criterion. For the Prandtl equation on the half-plane, we consider the Gevrey regularity. This thesis consists in four chapters. In the first chapter, we introduce some background on equations of fluid dynamics and recall the physical meaning of the above two models as well as some well-known mathematical results. Next, we state our main results and motivations briefly. At last we mention some open problems. The second chapter is devoted to the Cauchy problem for the Navier-Stokes equation equipped with a small rough external force in R3. We show the local in time existence for this system for any initial data belonging to a critical Besov space with negative regularity. Moreover we obtain three kinds of uniqueness results for the above solutions. Finally, we study the long-time behavior and stability of priori global solutions.The third chapter deals with a blow-up criterion for the Navier-Stokes equation with a time independent external force. We develop a profile decomposition for the forced Navier-Stokes equation. The decomposition enables us to connect the forced and the unforced equations, which provides the blow-up information from the unforced solution to the forced solution. In Chapter 4, we study the Gevrey smoothing effect of the local in time solution to the Prandtl equation in the half plane. It is well-known that the Prandtl boundary layer equation is unstable for general initial data, and is well-posed in Sobolev spaces for monotonic initial data. Under a monotonicity assumption on the tangential velocity of the outflow, we prove Gevrey regularity for the solution to Prandtl equation in the half plane with initial data belonging to some Sobolev space.