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Title: Controlabilidade para alguns modelos da mecânica de fluidos.
Other Titles: Controllability for some models of fluid mechanics.
???metadata.dc.creator???: SOUZA, Diego Araujo de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: ARARUNA, Fágner Dias.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: CARA, Enrique Fernández.
???metadata.dc.contributor.referee1???: PAZOTO, Ademir Fernando.
???metadata.dc.contributor.referee2???: ROMIREZ, José Felipe Linares.
???metadata.dc.contributor.referee3???: CAVALCANTI, Marcelo Moreira.
???metadata.dc.contributor.referee4???: SILVA, Pablo Gustavo Albuquerque Braz e.
Keywords: Mecânica de fluidos;Desigualdade de Carleman;Controlabilidade nula;Sistema Burgers-α;Sistema de Boussinesq invíscido;Sistema Leray-α;Sistemas acoplados do tipo;Boussinesq Modelos da mecânica de fluidos;Controlabilidade de modelos da mecânica de fluidos;Fluid mechanics;Carleman inequality;Zero controllability;Burgers-α system;Inviscid Boussinesq system;Leray-α System;Boussinesq type coupled systems;Models of fluid mechanics;Controllability of fluid mechanics models
Issue Date: Mar-2014
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SOUZA, Diego Araujo de. Controlabilidade para alguns modelos da mecânica de fluidos. 2014. 135f. (Tese de Doutorado), Programa Associado de Pós-Graduação em Matemática UFPB-JP / UFCG, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba - Brasil, 2014. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28193
???metadata.dc.description.resumo???: O objetivo desta tese é a controlabilidade de alguns modelos da mecânica dos fluidos. Vamos provar 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 um parâmetro positivo pequeno) que pode também ser visto como um modelo de fluxos turbulentos; 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 independentes de α. Também provamos que, se os dados iniciais são suficientemente pequenos, o controle nulo do sistema de Leray-α (resp. da equação de Burgers-α) converge quando α → 0+ a um controle nulo das equações de Navier-Stokes (resp. da equação de Burgers). O terceiro Capítulo preocupa-se com a controlabilidade nula de fluidos incompressíveis invíscidos nos quais efeitos térmicos são importantes. Estes fluidos são modelados através da então chamada Aproximação de Boussinesq. No caso em que não há difusão de calor, adaptando e estendendo algumas idéias de J.-M. Coron [13, 15] e O. Glass [43, 44, 45], estabelecemos a controlabilidade exata global simultaneamente do campo velocidade e da temperatura nos casos 2D e 3D. No entanto, 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. O quarto Capítulo é dedicado à provar a controlabilidade exata local às trajetórias de um sistema acoplado do tipo Boussinesq, com um número reduzido de controles. Nesse sistema, as variáveis desconhecidas 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.
Abstract: The aim of this thesis is the controllability of some fluid mechanic models. We are going to prove the existence of controls that drive 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 bounded independently of α. We also prove that, if the initial data are sufficiently small, the control of the Leray-α equations (resp. the Burgers-α equation) converge as α → 0+ to a null control of the Navier-Stokes equations (resp. the Burgers equation). The third Chapter deals with 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 [13, 15] and O. Glass [43, 44, 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. The fourth Chapter is devoted to 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.
Keywords: Mecânica de fluidos
Desigualdade de Carleman
Controlabilidade nula
Sistema Burgers-α
Sistema de Boussinesq invíscido
Sistema Leray-α
Sistemas acoplados do tipo
Boussinesq Modelos da mecânica de fluidos
Controlabilidade de modelos da mecânica de fluidos
Fluid mechanics
Carleman inequality
Zero controllability
Burgers-α system
Inviscid Boussinesq system
Leray-α System
Boussinesq type coupled systems
Models of fluid mechanics
Controllability of fluid mechanics models
???metadata.dc.subject.cnpq???: Matemática
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28193
Appears in Collections:Doutorado em Matemática - PAPGM - UFPB-JP - UFCG

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