Cette thèse est consacrée à l’étude du système de Boussinesq stationnaire:-νΔu+(u⋅∇)u+∇π=θg, div u=0,dans Ω(1a)-κΔθ+u⋅∇θ=h,dans Ω (1b)où Ω⊂R^3 est un ouvert, borné et connexe; les inconnues du système sont u,π et θ: la vitesse, la pression et la température du fluide, respectivement; ν>0 est la viscosité cinématique du fluide, κ>0 est la diffusivité thermique du fluide, g est l’accélération de la pesanteur et h est une source de chaleur appliquée au fluide.L’objectif de cette thèse est l’étude de la théorie L^p pour le système de Boussinesq en considérant deux différents types de conditions aux limites du champ de vitesse. En effet, dans une première partie, nous considérons une condition de Dirichlet non homogèneu=u_b, sur Γ (2)où Γ désigne la frontière du domaine. Dans une deuxième partie, nous considérons une condition de Navier non homogèneu⋅n=0,2[D(u)n]_τ+αu_τ=a,sur Γ(3)où D(u)=1/2 (∇u+(∇u)^T ) est le tenseur de déformation associé au champ de vitesse u, n est le vecteur normal unitaire extérieur, τ est le correspondant vecteur tangent unitaire, α et a sont une fonction scalaire de friction et un champ de vecteur tangentiel donnés sur la frontière, respectivement. De plus, la condition aux limites pour la température sera, dans les deux premières parties, une condition aux limites de Dirichlet non homogèneθ=θ_b, sur Γ. (4)Alors, premièrement, nous étudions l’existence et l’unicité d’une solution faible pour le problème (1), (2) et (4) dans le cas hilbertien. Également, l’existence de solutions généralisées pour p≥3/2 et des solutions fortes pour 1<p<∞ est démontrée. De plus, l’existence et l’unicité de la solution très faible sont étudiées. Il est intéressant de noter que puisque une condition de Dirichlet non homogène est considérée pour le champ de vitesse, le fait que la frontière du domaine pourrait être non-connexe joue un rôle fondamental puisque cela apparait de manière explicite dans les hypothèses des principaux résultats.D’autre part, dans la deuxième partie, nous étudions l’existence de solutions faibles dans le cas hilbertien, ainsi que l’existence de solutions généralisées pour p>2 et des solutions fortes pour p≥6/5 pour le problème (1), (3) et (4). Notez que l’hypothèse d’une frontière non-connexe, mentionnée précédemment, ne figurait pas dans cette partie du travail en raison de la restriction d’imperméabilité de la frontière.Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous étudions la théorie L^p pour les équations de Stokes avec la condition de Navier (3). Plus précisément, nous examinons la régularité W^(1,p) pour p≥2 et la régularité W^(2,p) pour p≥6/5.Mots clés: système de Boussinesq; régularité L^p; solutions faibles; solutions fortes; solutions très faibles / This thesis is dedicated to the study of the stationary Boussinesq system:-νΔu+(u⋅∇)u+∇π=θg, div u=0,in Ω(1a)-κΔθ+u⋅∇θ=h,in Ω (1b)where Ω⊂R^3 is an open bounded connected set; u,π and θ are the velocity field, pressure and temperature of the fluid, respectively, and stand for the unknowns of the system; ν>0 is the kinematic viscosity of the fluid, κ>0 is the thermal diffusivity of the fluid, g is the gravitational acceleration and h is a heat source applied to the fluid.The aim of this thesis is the study of the L^p-theory for the stationary Boussinesq system in the context of two different types of boundary conditions for the velocity field. Indeed, in the first part of the thesis, we will consider a non-homogeneous Dirichlet boundary conditionu=u_b, on Γ (2)where Γ denotes the boundary of the domain; meanwhile in the second part, the velocity field will be prescribed through a non-homogeneous Navier boundary conditionu⋅n=0,2[D(u)n]_τ+αu_τ=a,on Γ(3)where D(u)=1/2 (∇u+(∇u)^T ) is the strain tensor associated with the velocity field u, n is the unit outward normal vector, τ is the corresponding unit tangent vector, α and a are a friction scalar function and a tangential vector field defined both on the boundary, respectively. Further, the boundary condition for the temperature will be, in the first two parts of the thesis, a non-homogeneous Dirichlet boundary conditionθ=θ_b, on Γ. (4)Then, firstly, we study the existence and uniqueness of the weak solution for the problem (1), (2) and (4) in the hilbertian case. Also, the existence of generalized solutions for p≥3/2 and strong solutions for 1<p<∞ is showed. Furthermore, the existence and uniqueness of the very weak solution is studied. It is worth to note that because a non-homogeneous Dirichlet boundary condition is considered for the velocity field, the fact that the boundary of the domain could be non-connected plays a fundamental role since it appears in an explicit way in the assumptions of some of the main results.In the second part, we study the existence of weak solutions in the hilbertian case, as well as the existence of generalized solutions for p>2 and strong solutions for p≥6/5 for the problem (1), (3) and (4). Note that the assumption of a non-connected boundary, which was mentioned before, will not appear here due to the impermeability restriction on the boundary.Finally, in the last part of this thesis, we study the L^p-theory for the Stokes equations with Navier boundary condition (3). Specifically, we deal with the W^(1,p)-regularity for p≥2 and the W^(2,p)-regularity for p≥6/5.Keywords: Boussinesq system; L^p-regularity; weak solutions; strong solutions; very weak solutions

Dans cette thèse, nous prouvons des résultats concernant le contrôle et la stabilisation d'équations dispersives étudiées sur un intervalle borné. Pour commencer, nous étudions la stabilisation interne du système de Gear-Grimshaw, qui est un système de deux équations de Korteweg-de-Vries (KdV) couplées. Nous obtenons une décroissance exponentielle de l'énergie totale associée au modèle en introduisant une fonction de Lyapunov convenable. Nous prouvons aussi des résultats de contrôlabilité à zéro et exacte pour l'équation de Korteweg-de Vries avec un contrôle distribué à support dans un sous-intervalle du domaine. Pour la contrôlabilité à zéro du système linéarisé, nous utilisons l'approche classique basée sur la dualité qui ramène le problème à l'étude d'une inégalité d'observabilité qui, dans ce travail, est établie à l'aide d'une inégalité de Carleman. Ensuite, utilisant des fonctions plateau, nous prouvons un résultat de contrôlabilité exacte. Dans les deux cas, le résultat concernant le système non linéaire est obtenu à l'aide d'un argument de point fixe. Enfin, dans la lignée du résultat de contrôlabilité au bord obtenu par L. Rosier pour KdV, nous prouvons que le système linéaire de Boussinesq de type KdV-KdV est exactement contrôlable lorsque des contrôles sont appliqués au bord. Notre méthode repose sur l'utilisation de multiplicateurs et l'approche de la dualité mentionnée ci-dessus. Lorsqu'un mécanisme d'amortissement est introduit au bord, nous montrons que le système non linéaire est aussi exactement contrôlable et que l'énergie associée au modèle décroit exponentiellement / This work is devoted to prove a series of results concerning the control and stabilization properties of dispersive models posed on a bounded interval. Initially, we study the internal stabilization of a coupled system of two Korteweg-de Vries equations (KdV), the so-called Gear-Grimshaw system. Defining a convenient Lyapunov function we obtain the exponential decay of the total energy associated to the model. We also prove results of null and exact controllability for the Korteweg-de Vries equation with a control acting internally on a subset of the domain. In the case of the null controllability for the linear model, we use a classical duality approach which reduces the problem to the study of an observability inequality that, in this work, is proved by means of a Carleman inequality. Then, making use of cut-off functions, the exact controllability is also investigated. In both cases, the result for the nonlinear system is obtained by means of fixed-point argument. Finally, in view of the result of the boundary controllability obtained by L. Rosier for the KdV equation, we prove that the linear Boussinesq system of KdV-KdV type is exactly controllable when the controls act in the boundary conditions. Our analysis is performed using multipliers and the duality approach mentioned above. Adding a damping mechanism in the boundary, it is proved that the nonlinear system is also exactly controllable and that the energy associated to the model decays exponentially

Cette thèse est consacrée à trois différentes équations d’évolution non-linéaires dans le cadre de mécanique des fluides : le système fluide-solide, le système de Boussinesq et un modèle de films liquides. Pour le système fluide-solide, nous étudions l’évolution d’un petit solide en mouvement dans un fluide newtonien incompressible dans le cas où l’obstacle se contracte vers un point. En supposant que la densité du solide tend vers l’infini, nous montrons la convergence des solutions du système fluide-solide vers une solution des équations de Navier-Stokes dans $\mathbb{R}^d$ , avec $d^2$ et 3. Pour le problème de convection, nous travaillons sur l’unicité des solutions ‘mild’ du système de Boussinesq et généralise de plusieurs manières différentes des résultats classiques d’unicité pour les équations de Navier-Stokes. Dans la dernière partie, nous exposons nos contributions à l’étude des interface 2D de films liquides en dimension trois. Nous montrons qu’une variante 2D, non-local, de l’équation de Kuramoto-Sivashinsky admet un attracteur globale compact et obtenons enfin une majoration du nombre d’oscillations spatiales des solutions / This thesis is devoted to three different non-linear evolution equations in fluid mechanics : the fluid-solid system, the Boussinesq system and a falling films model. For the fluid-solid system, we study the evolution of a small moving solid in incompressible viscous fluid in the case the obstacle converges to a point. Assuming that the density of the solid tends to infinity, we prove that the rigid body has no influence on the limit equation by showing the convergence of solutions of the fluid-solid system towards to a solution of the Navier-Stokes equations in the full $\mathbb{R}^d$ , avec $d^2$ et 3. For the convection problem, we provide several uniqueness classes on the velocity and the temperature and generalize some classical uniqueness result for ‘mild’ solutions of the Navier-Stokes equations. We then work on a falling films model in three dimensions (2D interface). We show that a non-local variant of the Kuramoto-Sivashinsky equation admits a compact global attractor and we study the number of spatial oscillations of the solutions