Modélisation des mélanges de fluides compressibles barotropes par homogénéisation

Frédéric Lagoutière (Lyon)

Dans cet exposé, je présenterai des résultats obtenus récemment avec Didier Bresch, Cosmin Burtea et Matthieu Hillairet sur la modélisation des mélanges de fluides compressibles barotropes en dimension d'espace 1. Nous considérons deux fluides compressibles barotropes de lois de pression connues, et nous interprétons un mélange de ces deux fluides comme la limite (faible, homogénéisée) d'une suite (indexée, disons, par $\epsilon$, qui va tendre vers 0) de configurations où les deux fluides sont séparés. Puisque les fluides sont séparés, pour tout $\epsilon > 0$, la connaissance de la loi de pression de chaque fluide pur est suffisante pour décrire l'évolution du fluide global (nous considérons ici les équations de Navier-Stokes). La fraction volumique de chaque constituant vaut soit 1 soit 0, partout dans le domaine. Lorsque nous faisons tendre $\epsilon$ vers 0, cette fraction volumique converge faiblement (au moins en ce qui concerne la donnée initiale) vers une fonction qui est la fraction volumique du constituant dans la situation homogénéisée et qui peut prendre des valeurs intermédiaires entre 0 et 1. Sous quelques hypothèses techniques, nous montrons l'existence d'une solution globale en temps positif pour tout $\epsilon > 0$. Nous montrons que la limite lorsque $\epsilon$ tend vers 0 satisfait à un système de type Navier-Stokes où la pression est donnée par la loi de Dalton. Ce système est fermé par une EDP régissant l'évolution des fractions massiques. Le système complet est un système de Baer et Nunziato à une seule vitesse.