Kuntal Bhandari

Contrôlabilité par le bord de quelques systèmes paraboliques couplés avec conditions de Robin ou de Kirchhoff: Dans cette thèse, on étudie la contrôlabilité à zéro par le bord de quelques systèmes paraboliques linéaires couplés par des termes de couplage intérieur et/ou au bord. Le premier chapitre est une introduction à l'ensemble du manuscrit. Dans le deuxième chapitre, on rappelle les principaux concepts et résultats autour des notions de contrôlabilité qui seront utilisés dans la suite. Dans le troisième chapitre, on étudie principalement la contrôlabilité par le bord d'un système couplé 2x2 de type cascade avec des conditions au bord de Robin. En particulier, on prouve que les contrôles associés satisfont des bornes uniformes par rapport aux paramètres de Robin et convergent vers un contrôle de Dirichlet lorsque les paramètres de Robin tendent vers l'infini. Cette étude fournit une justification, dans le contexte du contrôle, de la méthode de pénalisation qui est couramment utilisée pour prendre en compte des données de Dirichlet peu régulières en pratique. Dans le quatrième et dernier chapitre, on étudie d'abord la contrôlabilité à zéro d'un système 2x2 en dimension 1 contenant des termes de couplage à la fois à l'intérieur et au bord du domaine. Plus précisément, on considère une condition de type Kirchhoff sur l'un des bords du domaine et un contrôle de Dirichlet sur l'autre bord, dans l'une ou l'autre des équations. En particulier, on montre que les propriétés de contrôle du système diffèrent selon que le contrôle agisse sur la première ou sur la seconde équation, et selon les valeurs du coefficient de couplage intérieur et du paramètre de Kirchhoff. On étudie ensuite un modèle 3x3 avec un ou deux contrôle(s) aux limites de Dirichlet à une extrémité et une condition de type Kirchhoff à l'autre extrémité ; ici la troisième équation est couplée (couplage intérieur) avec la première. Dans ce cas, on obtient ce qui suit : en considérant le contrôle sur la première équation, on a contrôlabilité conditionnelle dépendant des choix du coefficient de couplage intérieur et du paramètre de Kirchhoff, et en considérant le contrôle sur la deuxième équation, on obtient toujours une contrôlabilité positive. En revanche, considérer un contrôle sur la troisième équation conduit à un résultat de contrôlabilité négative. Dans cette situation, on a besoin de deux contrôles aux limites sur deux des trois équations pour retrouver la contrôlabilité. Enfin, on expose quelques études numériques basées sur l'approche pénalisée HUM pour illustrer les résultats théoriques, ainsi que pour tester d'autres exemples.

We study the hydrodynamics of compressible active nematic liquid crystals in a three-dimensional and bounded domain, with a nonlinear viscosity tensor and nonhomogeneous boundary data, in a Landau-de Gennes framework. We prove the existence of dissipative solutions within a Beris-Edwards type model for active nematodynamics, which are weak solutions satisfying the underlying equations modulo a defect measure. The proof follows from a three level approximation scheme -- the Galerkin approximation, the classical parabolic regularization of the continuity equation, and the convex regularization of the potential generating the viscous stress. New techniques are required to deal with non-Newtonian stress tensor, larger classes of admissible pressure potentials and nonhomogeneous boundary conditions.

We consider the Cauchy problem for the barotropic Euler system coupled to a vector Schrödinger equation in the whole space. Assuming that the initial density and vector potential are small enough, and that the initial velocity is close to some reference vector field [ ] such that the spectrum of [ ] is bounded away from zero, we prove the existence of a global-in-time unique solution with (fractional) Sobolev regularity. Moreover, we obtain some algebraic time decay estimates of the solution. Our work extends the papers by D. Serre and M. Grassin [Existence de solutions globales et régulières aux équations d’Euler pour un gaz parfait isentropique, C.R. Acad. Sci. Paris, Série I 325 (1997) 721–726; Global smooth solutions to Euler equations for a perfect gas, Indiana Univ. Math. J. 47 (1998) 1397–1432; Solutions classiques globales des équations d’Euler pour un fluide parfait compressible, Ann. Inst. Fourier, Grenoble 47 (1997) 139–159] and previous works by B. Ducomet and co-authors [The global existence issue for the compressible Euler system with Poisson or Helmholtz couplings, J. Hyper. Differ. Equ. 18(1) (2021) 169–193; On the the global existence for the compressible Euler-Poisson system, and the instability of static solutions, J. Evol. Equ. 21(3) (2021) 3035–3054] dedicated to the compressible Euler–Poisson system.

This work addresses controllability properties for some systems of partial differential equations in which the main feature is the coupling through nonlocal integral terms. In the first part, we study a nonlinear parabolic–elliptic system arising in mathematical biology and, using recently developed techniques, we show how Carleman estimates can be directly used to handle the nonlocal terms, allowing us to implement well-known strategies for controlling coupled systems and nonlinear problems. In the second part, we investigate fine controllability properties of a simplified 1-d linear nonlocal coupled system using spectral analysis techniques. In those cases, we will see that the controllability of the concerned model can fail and it will depend on particular choices and combinations of local and nonlocal couplings.

This paper is concerned with the existence of global-in-time weak solutions to the multicomponent reactive flows inside a moving domain whose shape in time is prescribed. The flow is governed by the 3D compressible Navier-Stokes-Fourier system coupled with the equations of species mass fractions. The fluid velocity is supposed to fulfill the complete slip boundary condition, whereas the heat flux and species diffusion fluxes satisfy the conservative boundary conditions. The existence of weak solutions is obtained by means of suitable approximation techniques. To this end, we need to rigorously analyze the penalization of the boundary behavior, viscosity and the pressure in the weak formulation .

In this paper, we study the asymptotic behavior of solutions to the compressible Navier–Stokes system considered on a sequence of spatial domains, whose boundaries exhibit fast oscillations with amplitude and characteristic wave length proportional to a small parameter. Imposing the full-slip boundary conditions, we show that in the asymptotic limit the fluid sticks completely to the boundary, provided the oscillations are non-degenerate, meaning not oriented in a single direction.

In this work, we address the existence of insensitizing controls for a nonlinear coupled system of fourth- and second-order parabolic equations known as the stabilized Kuramoto–Sivashinsky model. The main idea is to look for controls such that some functional of the states (the so-called sentinel) is locally insensitive to the perturbations of the initial data. Since the underlying model is coupled, we shall consider a sentinel in which we may observe one or two components of the system in a localized observation set. By some classical arguments, the insensitizing problem can be reduced to a null-controllability one for a cascade system where the number of equations is doubled. Upon linearization, the null-controllability for this new system is studied by means of Carleman estimates but unlike other insensitizing problems for scalar models, the election of the Carleman tools and the overall control strategy depends on the initial choice of the sentinel due to the (lack of) couplings arising in the extended system. Finally, the local null-controllability of the extended (nonlinear) system (and thus the insensitizing property) is obtained by applying the inverse mapping theorem.