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Previous issue date: 2014-03-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The aim of this thesis is to present some controllability results for some fluid
mechanic models. More precisely, we will prove the existence of controls that steer the
solution of our system from a prescribed initial state to a desired final state at a given
positive time. The two first Chapters deal with the controllability of the Burgers-α
and Leray-α models. The Leray-α model is a regularized variant of the Navier-Stokes
system (α is a small positive parameter), that can also be viewed as a model for
turbulent flows; the Burgers-α model can be viewed as a related toy model of Leray-α.
We prove that the Leray-α and Burgers-α models are locally null controllable, with
controls uniformly bounded in α. We also prove that, if the initial data are sufficiently
small, the pair state-control (that steers the solution to zero) for the Leray-α system
(resp. the Burgers-α system) converges as α → 0+ to a pair state-control(that steers
the solution to zero) for the Navier-Stokes equations (resp. the Burgers equation). The
third Chapter is devoted to the boundary controllability of inviscid incompressible fluids
for which thermal effects are important. They will be modeled through the so called
Boussinesq approximation. In the zero heat diffusion case, by adapting and extending
some ideas from J.-M. Coron [14] and O. Glass [45], we establish the simultaneous
global exact controllability of the velocity field and the temperature for 2D and 3D
flows. When the heat diffusion coefficient is positive, we present some additional results
concerning exact controllability for the velocity field and local null controllability of
the temperature. In the last Chapter, we prove the local exact controllability to the
trajectories for a coupled system of the Boussinesq kind, with a reduced number of
controls. In the state system, the unknowns are: the velocity field and pressure of the
fluid (y, p), the temperature θ and an additional variable c that can be viewed as the
concentration of a contaminant solute. We prove several results, that essentially show
that it is sufficient to act locally in space on the equations satisfied by θ and c. / O objetivo desta tese é apresentar alguns resultados controlabilidade para alguns
modelos da mecânica dos fluidos. Mais precisamente, provaremos a existência
de controles que conduzem a solução do nosso sistema de um estado inicial prescrito
à um estado final desejado em um tempo positivo dado. Os dois primeiros Capítulos
preocupam-se com a controlabilidade dos modelos de Burgers-α e Leray-α. O modelo
de Leray-α é uma variante regularizada do sistema de Navier-Stokes (α é umparâmetro
positivo pequeno), que pode também ser visto como um modelo de fluxos turbulentos;
já o modelo Burgers-α pode ser visto como um modelo simplificado de Leray-α.
Provamos que os modelos de Leray-α e Burgers-α são localmente controláveis a zero,
com controles limitados uniformemente em α. Também provamos que, se os dados
iniciais são suficientemente pequenos, o par estado-controle (que conduz a solução a
zero) para o sistema de Leray-α (resp. para o sistema de Burgers-α) converge quando
α → 0+ a um par estado-controle (que conduz a solução a zero) para as equações de
Navier-Stokes (resp. para a equação de Burgers). O terceiro Capítulo é dedicado à
controlabilidade de fluidos incompressíveis invíscidos nos quais os efeitos térmicos são
importantes. Estes fluidos são modelados através da então chamada Aproximação de
Boussinesq. No caso emque não há difusão de calor, adaptando e estendendo algumas
idéias de J.-M. Coron [14] e O. Glass [45], estabelecemos a controlabilidade exata global
simultaneamente do campo velocidade e da temperatura para fluxos em 2D e 3D.
Quando o coeficiente de difusão do calor é positivo, apresentamos alguns resultados
sobre a controlabilidade exata global para o campo velocidade e controlabilidade nula
local para a temperatura. No último Capítulo, provamos a controlabilidade exata local
à trajetórias de um sistema acoplado do tipo Boussinesq, com um número reduzido de
controles. Nesse sistema, as incógnitas são: o campo velocidade e a pressão do fluido
(y, p), a temperatura θ e uma variável adicional c que pode ser vista como a concentração
de um soluto contaminante. Provamos vários resultados, que essencialmente
mostram que é suficiente atuar localmente no espaço sobre as equações satisfeitas por
θ e c.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/8046 |
| Date | 20 March 2014 |
| Creators | Souza, Diego Araújo de |
| Contributors | Araruna, Fágner Dias, Cara, Enrique Fernández |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Matemática, UFPB, Brasil, Matemática |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 666657583566969084, 600, 600, 600, 600, -78633126427147401, -7090823417984401694, 2075167498588264571 |
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