Cette thèse porte sur l'étude de plusieurs problèmes paraboliques non-linéaires sous les conditions au bord dynamiques. Premièrement, on considère l'équation de Burgers dans un domaine borné réel. On étudie les propriétés des solutions de cette équation lorsqu'on impose des conditions dynamiques sur le bord et lorsque la donnée initiale est positive. En utilisant des méthodes de comparaison, on s'intéresse à l'ordre de croissance et au point d'explosion des solutions régulières via une étude du profil de la solution. Ensuite, on étudie les solutions stationnaires de l'équation de Burgers, dans laquelle on ajoute un paramètre lambda. A l'aide d'une méthode de plan des phases, on démontre l'existence de solutions stationnaires sous différentes conditions au bord (Dirichlet et Neumann). Nous observons qu'en faisant varier le paramètre lambda, on provoque une bifurcation dans le plan des phases, ce qui se traduit de profonds changements dans les résultats d'existence des solutions stationnaires de l'équation de Burgers paramétrée sous les diverses conditions au bord considérées. Par le biais d'une technique basée sur l'étude de norme L-1 adéquates, nous démontrons des résultats d'explosion pour les solutions non-stationnaires de l'équation de Burgers paramétrée lorsque l'on se place dans un domaine réel non-borné. Finalement, on étudie le phénomène de Fujita. A l'aide des méthodes de comparaison, on montre que le phénomène de Fujita, connu dans le cas des conditions de Dirichlet et de Neumann, reste vrai sous les conditions au bord dynamiques. Adaptant notre technique, on prouve que ce phénomène est également vrai sous les conditions au bord de Robin.

La principale motivation des travaux de cette thèse est d'étudier l'aspect conforme du spectre de l'opérateur de Dirac sur une variété à bord. Dans un premier temps, on donnera des estimations de la première valeur propre de l'opérateur de Dirac fondamental de la variété M sous deux conditions à bord locales prenant en compte leurs propriétés conformes. Une étude détaillée de ces conditions à bord permet alors de clore cette première partie par une estimation classique du spectre de l'opérateur de Dirac, raffinant un résultat antèrieur de O. Hijazi, S. Montiel et A. Roldan. Dans un second temps, on construit un invariant spinoriel conforme à partir de la première valeur propre de l'opérateur de Dirac sous une des conditions à bord étudiée dans le premier chapitre. Cet invariant peut être vu comme l'analogue de l'invariant de Yamabe dans le cadre spinoriel. Une étude approfondie de cet invariant conduit de manière naturelle à la construction de la fonction de Green de l'opérateur de Dirac.

Le titre de ma thèse de doctorat est "Equations de Stokes et de Navier-Stokes avec la con- dition de Navier", où j’ai considéré l’écoulement d’un fluide newtonien visqueux, incompressible dans un domaine borné de R3. L’écoulement du fluide est décrit par les équations bien connues de Navier-Stokes, données par le système suivant ∂t − ∆u + (u • ∇)u + ∇π = 0, div u = 0 dans Ω × (0, T )u • n = 0, 2[(Du)n]τ + αuτ = 0 sur Γ × (0, T )u(0) = u0 dans Ω (0.1) dans un domaine borné Ω ⊂ R3 de frontière Γ, éventuellement non simplement connexe, de classe C1,1. La vitesse initiale u0 et le coefficient de friction α, scalaire, sont des fonctions don- nées. Les vecteurs unitaires normal extérieur et tangents à Γ sont notés n et τ respectivement et Du = 1 (∇u + ∇uT ) est le tenseur des déformations. Les fonctions u et π décrivent respective- ment les champs de vitesses et de pression du fluide dans Ω satisfaisant la condition aux limites (0.1.2).Cette condition aux limites, proposée par H. Navier en 1823, a été abondamment étudiée ces dernières années, qui pour de nombreuses raisons convient parfois mieux que la condition aux limites de Dirichlet sans glissement : elle offre plus de liberté et est susceptible de fournir une solution physiquement acceptable au moins pour certains des phénomènes paradoxaux résultant de la condition de non-glissement, comme par exemple le paradoxe de D’Alembert ou le paradoxe de non-collision.Ma thèse comporte trois parties. Dans la première, je cherche à savoir si le problème (0.1) est bien posé en théorie Lp, en particulier l’existence, l’unicité de solutions faibles, fortes dans W 1,p(Ω) et W 2,p(Ω) pour tout p ∈ (1, ∞), en considérant la régularité minimale du coefficient de friction α. Ici α est une fonction, pas simplement une constante qui reflète les diverses propriétés du fluide et/ou de la frontière, ce qui nous permet d’analyser le comportement de la solution par rapport au coefficient de frottement.Utilisant le fait que les solutions sont bornées indépendamment de α, on montre que la solution des équations de Navier-Stokes avec la condition de Navier converge fortement vers une solution des équations de Navier-Stokes avec la condition de Dirichlet, correspondant à la même donnée initiale dans l’espace d’énergie lorsque α → ∞. Des résultats similaires ont été obtenus pour le cas stationnaire.Le dernier chapitre concerne les estimations pour le problème de Robin pour le laplacien : l’opérateur elliptique de second ordre suivant, sous forme divergentielle dans un domaine bornéΩ ⊂ Rn de classe C1, avec la condition aux limites de Robin a été considéré div(A∇)u = divf + F dans Ω, ∂u+ αu = f n + g sur Γ.∂n (0.2) Les coefficients de la matrice symétrique A sont supposés appartenir à l’espace V MO(R3). Aussi α est une fonction appartenant à un certain espace Lq . En plus de prouver l’existence, l’unicité de solutions faibles et fortes, nous obtenons une borne sur u, uniforme par rapport à α pour α suffisamment large, en norme Lp. Pour plus de clarté, nous avons étudié séparément les deux cas: l’estimation intérieure et l’estimation au bord. / My PhD thesis title is "Navier-Stokes equations with Navier boundary condition" where I have considered the motion of an incompressible, viscous, Newtonian fluid in a bounded do- main in R3. The fluid flow is described by the well-known Navier-Stokes equations, given by thefollowing system 1 )t − L1u + (u ⋅ ∇)u + ∇n = 0, div u = 01u ⋅ n = 0, 2[(IDu)n]r + aur = 0 in Q × (0, T )on Γ × (0, T ) (0.1) 11lu(0) = u0 in Qin a bounded domain Q ⊂ R3 with boundary Γ, possibly not connected, of class C1,1. The initialvelocity u0 and the (scalar) friction coefficient a are given functions. The unit outward normal and tangent vectors on Γ are denoted by n and r respectively and IDu = 1 (∇u + ∇uT ) is the rate of strain tensor. The functions u and n describe respectively the velocity2 and the pressure of a fluid in Q satisfying the boundary condition (0.1.2).This boundary condition, first proposed by H. Navier in 1823, has been studied extensively in recent years, among many reasons due to its contrast with the no-slip Dirichlet boundary condition: it offers more freedom and are likely to provide a physically acceptable solution at least to some of the paradoxical phenomenons, resulting from the no-slip condition, for example, D’Alembert’s paradox or no-collision paradox.My PhD work consists of three parts. primarily I have discussed the Lp -theory of well-posedness of the problem (0.1), in particular existence, uniqueness of weak and strong solutions in W 1,p (Q) and W 2,p (Q) for all p ∈ (1, ∞) considering minimal regularity on the friction coefficienta. Here a is a function, not merely a constant which reflects various properties of the fluid and/or of the boundary. Moreover, I have deduced estimates showing explicitly the dependence of u on a which enables us to analyze the behavior of the solution with respect to the friction coefficient.Using this fact that the solutions are bounded with respect to a, we have shown the solution of the Navier-Stokes equations with Navier boundary condition converges strongly to a solution of the Navier-Stokes equations with Dirichlet boundary condition corresponding to the sameinitial data in the energy space as a → ∞. The similar results have also been deduced for thestationary case.The last chapter is concerned with estimates for a Laplace-Robin problem: the following second order elliptic operator in divergence form in a bounded domain Q ⊂ Rn of class C1, withthe Robin boundary condition has been considered1div(A∇)u = divf + F in Q, 11 )u + u = f ⋅ n + g on Γ. (0.2) 2The coefficient matrix A is symmetric and belongs to V MO(R3). Also a is a function belonging to some Lq -space. Apart from proving existence, uniqueness of weak and strong solutions, we obtain the bound on u, uniform in a for a sufficiently large, in the Lp -norm. We have separately studied the two cases: the interior estimate and the boundary estimate to make the main idea clear in the simple set up.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'influence des conditions de bords dans les réseaux d'automates booléens à seuil, qui sont des objets mathématiques discrets classiquement utilisés pour modéliser les systèmes de régulation biologiques. L'objectif est de mettre en évidence que les éléments déterminant les bords de ces réseaux, que l'on peut rapprocher dans le contexte biologique de potentiels électriques, d'hormones ou encore de micro-ARN, sont des composants d'un système dont l'effet peut être primordial sur le comportement de ce dernier. Cet objectif est atteint en suivant deux axes distincts. Le premier consiste à montrer les liens entre l'influence des conditions de bord et les transitions de phase émergeant du comportement asymptotique de réseaux théoriques, à savoir des réseaux d'automates cellulaires. Le deuxième axe se focalise sur les systèmes biologiques réels et développe l'idée selon laquelle les conditions de bord dans ces systèmes ont une influence particulière sur les bassins d'attraction des systèmes dynamiques par lesquels ces systèmes sont modélisés.

Cette thèse a pour objectif le développement d'une stratégie d'identification des paramètres de plasticité et d'endommagement jusqu'à amorçage, pour des métaux ductiles.Un formalisme logarithmique est utilisé pour simuler les grandes déformations subies par les éprouvettes et une formulation non-locale multi-champ permet de simuler l'adoucissement indépendamment du maillage utilisé et d'éviter le verrouillage volumique.La Corrélation d'Images Digitales est utilisée pour obtenir des mesures hétérogènes plein champ à partir d'éprouvettes entaillées.La stratégie proposée s'appuie sur des observations microscopiques et sur une approche d'identification par recalage de modèle éléments finis (FEMU), visant à minimiser l'écart entre une mesure et son pendant simulé. L'écart est exprimé en termes de force et déplacement grâce à une normalisation appropriée. L'application de la FEMU est guidée par des analyses de sensibilité.La robustesse de la comparaison essai-calcul est assurée par l'application de conditions au bord mesurées. L'effet négatif de l’incertitude de mesure est mis en évidence et une solution de filtrage innovante est proposée.La stratégie est appliquée pour l'identification des paramètres de l'alliage Inconel625. Elle permet de reproduire l'amorçage pour des éprouvettes planes, en termes de réponse macroscopique et de localisation des sites d'amorçage. / This thesis proposes an identification strategy for plastic behaviour and damage up to the onset of fracture, for an application to ductile metals.A logarithmic finite strain formulation is used to simulate the large deformations undergone by the specimens, while a locking-free non-local formulation allows a mesh independent simulation of the softening behaviour.Digital Image Correlation is used to obtain heterogeneous full-field measurements from tensile tests on notched specimens.The identification strategy is based both on microscopic observations and on a Finite Element Model Updating (FEMU) technique, according to which the parameters are identified by minimizing the discrepancy between experiment and simulation. The discrepancy is quantified both in terms of displacement and force thanks to an appropriate normalization. The application of FEMU is guided using sensitivity analysis.The robustness of the comparison between simulation and measurement is ensured by prescribing measured displacements as boundary conditions for the simulation. The negative effect of the measurement uncertainty is underlined, and an innovative filtering approach is proposed.The proposed strategy is used to identify the materials' parameters of alloy Inconel625. It allows to reproduce the onset of fracture for flat specimens, both in terms of macroscopic response and crack initiation location.

Cette thèse est consacrée à l’étude mathématique des écoulements complexes dans des tubes minces. Les difficultés ne sont pas seulement liées à la rhéologie complexe, mais aussi aux conditions au bord sur la pression en entrée et en sortie (qui sont moins habituelles, mais réalistes du point de vue physique). Dans une première partie, des écoulements quasi-newtoniens stationnaires sont étudiés. D’abord, on utilise la petitesse du domaine pour montrer l’existence de la solution. Ensuite, on écrit un développement asymptotique de cette solution et on calcule formellement ses coefficients. Finalement, on justifie rigoureusement la validité de ce développement en démontrant des estimations d’erreur. Dans une deuxième partie, on considère des écoulements de fluides visco-élastiques décrits par la loi d’Oldroyd en régime stationnaire. Le modèle que nous avons choisi contient un terme diffusif en contrainte, dont l’ordre de grandeur est lié à la petitesse du domaine. Similairement à la première partie, un développement asymptotique est complètement justifié du point de vue mathématique. Dans le cas particulier de domaines axisymétriques une solution numérique est cherchée afin de la comparer à la solution obtenue via la technique asymptotique. Dans une dernière partie, on étudie les équations de Navier-Stokes non stationnaires. Un résultat d’existence des solutions fortes pour des données petites est démontré. Malheureusement, la méthode directe ne nous a pas permis pas d’avoir suffisamment de contrôle par rapport à la petitesse du domaine. Pour obtenir le résultat désiré, on utilise l’approche à la Kato, basé sur la théorie de C0 semigroupes. / This thesis is devoted to the mathematical analysis of complex flows in thin pipes. The difficulties stem not only from the complex rheology, but also from the boundary conditions used involving the pressure (which are rather atypical, but realistic from a physical point of view).In the first part, we study stationary, quasi-newtonian flows. The existence of a solution is shown using the smallness of the domain as a key ingredient. Furthermore, an asymptotic expansion of this solution is sought and its coefficients are formally computed. Lastly, the validity of this expansion is rigorously justified by proving error estimates. In the second part, we consider visco-elastic flows represented by Oldroyd’s law in stationary regime. The model which we have chosen contains a diffusive stress term, whose order of magnitude is related to the smallness of the domain. Similarly to the first part, a complete asymptotic expansion in mathematically justified. For the special case of axisymmetric domains a numerical solution is sought in order to compare it against the one obtained via the asymptotic technique. In the last part we study the non stationary Navier-Stokes equations. An existence result of strong solutions for small initial data is proven. Unfortunately, the direct method – based on energy estimates – doesn’t give us an optimal control of the smallness constant with respect to the size of the domain. To obtain the desired result, we employ the method of C 0 semigroups of linear operators.

Le sujet de la thèse porte sur l'étude (existence, unicité, régularité) et le contrôle de problèmes fluide-structure possédant des conditions limites sur la pression. Le système étudié couple une partie fluide, décrite par les équations de Navier-Stokes incompressibles dans un domaine 2D et une partie structure, décrite par une équation 1D de poutre amortie située sur une partie du bord du domaine fluide. Dans le Chapitre 2, on étudie l'existence de solutions fortes pour ce modèle. Nous démontrons des résultats de régularité optimale pour le système de Stokes avec conditions de bord mixtes sur un domaine non régulier. Ces résultats sont ensuite utilisés pour prouver l'existence et l'unicité de solutions fortes, locales en temps, pour le système fluide-structure sans hypothèse de petitesse sur les données initiales. Le Chapitre 3 réutilise l'analyse précédente dans le cadre de solutions périodiques en temps. Nous développons un critère d'existence de solutions périodiques pour un problème parabolique abstrait. Ce critère est ensuite appliqué au système fluide-structure et nous obtenons l'existence de solutions strictes, périodiques et régulières en temps, pour des termes sources périodiques suffisamment petits. Le quatrième volet de la thèse porte sur la stabilisation du système fluide-structure au voisinage d'une solution périodique. Le système linéarisé sous-jacent est décrit à l'aide d'un opérateur A(t) dont le domaine dépend du temps. Nous démontrons l'existence d'un opérateur parabolique d'évolution pour ce système linéaire. Cet opérateur est ensuite utilisé, dans le cadre de la théorie de Floquet, pour étudier le comportement asymptotique du système. Nous adaptons la théorie existante pour des opérateurs à domaine constant au cas de domaine non constant. Nous obtenons la stabilisation exponentielle du système linéaire à l'aide d'un contrôle sur la frontière du domaine fluide. / In this thesis we study the well-posedness (existence, uniqueness, regularity) and the control of fluid-structure system with boundary conditions involving the pressure. The fluid part of the system is described by the incompressible Navier- Stokes equations in a 2D rectangular type domain coupled with a 1D damped beam equation localised on a boundary part of the fluid domain. In Chapter 2 we investigate the existence of strong solutions for this model. We prove optimal regularity results for the Stokes system with mixed boundary conditions in non-regular domains. These results are then used to obtain the local-in-time existence and uniqueness of strong solutions for the fluid-structure system without smallness assumption on the initial data. Chapter 3 uses the previous analysis in the framework of periodic (in time) solutions. We develop a criteria for the existence of periodic solutions for an abstract parabolic system. This criteria is then used on the fluid- structure system to prove the existence of a periodic and regular in time strict solution, provided that the periodic source terms are small enough. In Chapter 4 we study the stabilisation of the fluid-structure system in a neighbourhood of a periodic solution. The underlying linear system involves an operator A(t) with a domain which depends on time. We prove the existence of a parabolic evolution operator for this linear system. This operator is then used to apply the Floquet theory and to describe the asymptotic behaviour of the system. We adapt the known results for an operator with constant domain to the case of operators with non constant domain. We obtain the exponential stabilisation of the linear system with control acting on a part of the boundary of the fluid domain.

Cette thèse porte sur une méthode cartésienne parallèle pour résoudre des problèmes elliptiques avec interfaces complexes et sur son application aux problèmes elliptiques en domaine irrégulier dans le cadre d'un modèle de croissance tumorale.La méthode est basée sur un schéma aux différences finies et sa précision est d’ordre deux sur tout le domaine. L'originalité de la méthode consiste en l'utilisation d'inconnues additionnelles situées sur l'interface et qui permettent d’exprimer les conditions de transmission à l'interface. La méthode est décrite et les détails sur la parallélisation, réalisé avec la bibliothèque PETSc, sont donnés. La méthode est validée et les résultats sont comparés avec ceux d'autres méthodes du même type disponibles dans la littérature. Une étude numérique de la méthode parallélisée est fournie.La méthode est appliquée aux problèmes elliptiques dans un domaine irrégulier apparaissant dans un modèle continue et tridimensionnel de croissance tumorale, le modèle à deux espèces du type Darcy . L'approche utilisée dans cette application est basée sur la pénalisation des conditions de transmission à l'interface, afin de imposer des conditions de Neumann homogènes sur le border d'un domaine irrégulier. Les simulations du modèle sont fournies et montrent la capacité de la méthode à imposer une bonne approximation de conditions au bord considérées. / This theses deals with a parallel Cartesian method to solve elliptic problems with complex interfaces and its application to elliptic irregular domain problems in the framework of a tumor growth model.This method is based on a finite differences scheme and is second order accurate in the whole domain. The originality of the method lies in the use of additional unknowns located on the interface, allowing to express the interface transmission conditions. The method is described and the details of its parallelization, performed with the PETSc library, are provided. Numerical validations of the method follow with comparisons to other related methods in literature. A numerical study of the parallelized method is also given.Then, the method is applied to solve elliptic irregular domain problems appearing in a three-dimensional continuous tumor growth model, the two-species Darcy model. The approach used in this application is based on the penalization of the interface transmission conditions, in order to impose homogeneous Neumann boundary conditions on the border of an irregular domain. The simulations of model are provided and they show the ability of the method to impose a good approximation of the considered boundary conditions. / Questa tesi introduce un metodo parallelo su griglia cartesiana per risolvere problemi ellittici con interfacce complesse e la sua applicazione ai problemi ellittici in dominio irregolare presenti in un modello di crescita tumorale.Il metodo è basato su uno schema alle differenze finite ed è accurato al secondo ordine su tutto il dominio di calcolo. L'originalità del metodo consiste nell'introduzione di nuove incognite sull'interfaccia, le quali permettono di esprimere le condizioni di trasmissione sull'interfaccia stessa. Il metodo viene descritto e i dettagli della sua parallelizzazione, realizzata con la libreria PETSc, sono forniti. Il metodo è validato e i risultati sono confrontati con quelli di metodi dello stesso tipo trovati in letteratura. Uno studio numerico del metodo parallelizzato è inoltre prodotto.Il metodo è applicato ai problemi ellittici in dominio irregolare che compaiono in un modello continuo e tridimensionale di crescita tumorale, il modello a due specie di tipo Darcy. L'approccio utilizzato è basato sulla penalizzazione delle condizioni di trasmissione sull'interfaccia, al fine di imporre condizioni di Neumann omogenee sul bordo di un dominio irregolare. Le simulazioni del modello sono presentate e mostrano la capacità del metodo di imporre una buona approssimazione delle condizioni al bordo considerate.