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Analyse hautes fréquences pour les équations des ondes de surface / High frequency analysis for water waves systems

Nguyen, Quang Huy 05 July 2016 (has links)
Cette thèse est consacrée à l'analyse mathématique de l'équation d'Euler incompressible à surface libre. On se concentre sur la propriété dispersive et sur la théorie de Cauchy à faible régularité. Une grande part de la thèse est consacrée à l'étude de l'équation des ondes de gravité-capillarité. On établit des critères d'explosion et la persistance de régularité dans les espaces de Sobolev. En démontrant les estimations de Strichartz pour les solutions à faible régularité, on obtient des théories de Cauchy pour les données initiales dont la vitesse peut être non-lipschitzienne. Dans une autre part de la thèse, on étudie la propriété dispersive des équations des ondes de surface. Plus précisément, on s'intéresse aux estimations de Strichartz. On démontre que, pour les solutions raisonnablement régulières, les équations des ondes de surface non linéaires obéissent aux mêmes estimations de Strichartz comme dans le cas des équations linéarisées. / This dissertation is devoted to the mathematical analysis of the water waves systems. We focus on the dispersive property and the Cauchy problem for rough initial data. One of the main objects of study is the gravity-capillary water waves system. We establish blow-up criteria and the persistence of Sobolev regularity. By proving Strichartz estimates for rough solutions, we obtain Cauchy theories for non-Lipschitz initial velocity. In another part of the dissertation, we study the dispersive property of the fully nonlinear water waves systems. More specifically, we are interested in Strichartz estimates. We prove for sufficiently smooth solutions that the nonlinear systems obey the same Strichartz estimates as their linearizations do.
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Explosion en temps fini de solutions d’équations dispersives ou dissipatives non-linéaires / Finite time blowup of solutions of dispersive or dissipative nonlinear equations

Cortez, Manuel Fernando 15 October 2015 (has links)
Le sujet de cette thèse est la formation de singularités pour certaines équations d'évolution dispersives et/ou dissipatives non-linéaires. Notre travail est axé sur les problèmes de Cauchy, généralement avec des conditions aux limites périodiques ou dans tout $\mathbb{R}^n$. Notre objectif est de fournir les conditions nécessaires ou suffisantes (ou les deux) sur les données initiales $u_0(x)$, garantissant que la durée de vie $T^{*}$ de la solution résultant de $u_0$ est finie ou non. Nous étudions deux types d'équations : une équation parabolique non linéaires et une classe d'équations d'ondes dispersives. La première équation étudiée est un modèle $1D$ de propagation d’ondes non-linéaires, qui apparaît par exemple dans l'étude des vagues dans un canal ou des déformations d’une barre hyper-élastique. L'une des contributions décisives de notre travail sera celle-ci : la seule solution forte globale périodique du problème de Cauchy de la barre hyper-élastique qui s’annule en au moins un point est la solution identiquement nulle. Nous établissons également l'analogue de ce résultat dans le cas des solutions non-périodiques définies sur toute la droite réelle, avec limite nulle à l'infini. Notre analyse repose sur l'application de nouveaux critères d'explosion "locaux en espace” (local-in-space blowup criteria). Une deuxième équation étudiée est une généralisation de l'équation de la barre hyperélastique qui a été proposée par H. Holden et X. Raynaud. Cette généralisation peut couvrir de nombreux autres types d'équations avec des propriétés mathématiques intéressantes. Nous établirons alors des critères d'explosion locaux en espace pour les solutions de ce modèle. Plus précisément, il s'agira de critères qui ne font intervenir que les propriétés de la condition initiale $u_0$ au voisinage d'un seul point. Ils simplifient et étendent de précédents critères d'explosion pour cette équation. Ensuite, nous nous sommes intéressés à une famille d'équations connue dans la littérature sous le nom $b$-family equations. L'un des cas les plus notables de cette famille d'équations est l'équation de Degasperis-Procesi. Pour cette famille, nous avons obtenu des résultats similaires à ceux décris précédemment. Enfin, dans la dernière partie, il s'agit d'étudier le caractère bien posé, local ou global en temps, dans des espaces fonctionnels issus de l'analyse harmonique et ayant les bonnes propriétés d'invariance par rapport aux changements d'échelle. Nous étudions le problème de Cauchy non linéaire de l'équation de la chaleur. Après avoir établi une extension du résultat d'Y. Meyer sur l’existence de solutions globales à données petites dans les espaces de Besov homogènes $\dot{B}_{p}^{-\sigma, \infty}(\mathbb{R}^{3})$, où $3 < p < 9$ et $\sigma=1-3/p$, nous prouvons que les données initiales $u_0\in \mathcal{S}(\mathbb{R}^{3})$, arbitrairement petites dans ${\dot B^{-2/3,\infty}_{9}}(\mathbb{R}^{3})$, peuvent produire des solutions qui explosent en temps fini. En outre, cette explosion peut se produire après un temps arbitrairement court / The subject of this thesis is the formation of singularities for some nonlinear evolution equations of dissipative and/or dispersive type. Our work is focused on the Cauchy problems, usually with periodic boundary conditions or on the whole $\mathbb{R}^{n}$. Our aim is to provide the necessary or sufficient conditions (or both) on the initial data $u_0 (x)$, ensuring that the lifetime $T^{*}$ of the solution resulting from $u_0$ is finite or not. We study two types of equations: a nonlinear parabolic equation and a class of dispersive wave equations. In the first case, we study a one-dimensional model which describe the propagation of nonlinear waves in a channel or the deformations of a hyper-elastic rod. One decisive contibutions of our work will be this: the only global strong periodic solution of the rod equation vanishing in at least one point is the identically zero solution. We also establish the analogue of this result in the case of non-periodic solutions defined on the whole real line which vanish at infinity. Our analysis is based on the application of new local-in-space blowup criteria. The second equation that we consider is a generalization of the rod equation which was proposed by H. Holden and X. Raynaud. This generalization covers many other equations with interesting mathematical properties. We will establish criteria for the blowup in finite time that involve only the properties of the data $u_0$ in a neighborhood of a single point, thus simplifying and extending earlier blowup criteria for this equation. After, we study family of equations known in the literature as the $b$-family equations. One of the most notable cases of this family of equations is the Degasperis-Procesi equation. For this family we obtain similar results as those described above. Finally, the last part, we study the well-posedness, locally or globally in time of the nonlinear heat equation, in functional spaces having appropriate invariance properties relative to scale changes. After extending Y. Meyer's result establishing the existence of global solutions, under a smallness condition of the initial data in the homogeneous Besov spaces $\dot{B}_{p}^{-\sigma, \infty}(\mathbb{R}^{3})$, where $3 < p < 9$ and $\sigma=1-3/p$, we prove that initial data $u_0\in \mathcal{S}(\mathbb{R}^{3})$, arbitrarily small in ${\dot B^{-2/3,\infty}_{9}}(\mathbb{R}^{3})$, can produce solutions that explode in finite time. In addition, the blowup may occur after an arbitrarily short time.

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