Dynamique de plusieurs corps solides dans un fluide parfait bi-dimensionnel et convergence vers le système des points vortex
Dynamics of several rigid bodies in a two-dimensional ideal fluid and convergence to vortex systems
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- Année : 2026
- Fascicule : 1
- Tome : 154
- Format : Électronique
- Langue de l'ouvrage :
Anglais - Class. Math. : 35Q31, 35Q70, 76D27
- Pages : 1-106
- DOI : 10.24033/bsmf.2917
Nous considérons le mouvement de plusieurs corps rigides dans une cavité remplie d'un fluide parfait incompressible en deux dimensions. Les corps rigides se déplacent selon les lois de Newton, sous l'influence de la pression du fluide. La dynamique du fluide est régie par les équations d'Euler incompressible 2D, qui sont posées sur le domaine, qui dépend du temps, correspondant à la cavité privée des domaines occupés par les solides. Nous supposons que la vorticité du fluide est initialement bornée et les circulations autour des solides peuvent être non nulles. L'existence d'une unique solution à la Yudovich, tant qu'il n'y a pas de collision, découle des arguments donnés dans [10]. Le résultat principal du papier est d'identifier les dynamiques limites du système quand le rayon de certains des solides converge vers zéro, avec différents régimes, selon, pour chaque solide, le ratio de son inertie avec son rayon. Nous obtenons à la limite des systèmes de point vortex pour les solides convergeant vers des particules ponctuelles, une loi de type Newton pour les solides qui gardent leur rayon fixé et un système du type Euler incompressible pour le fluide. Ceci étend les travaux précédents: [7], qui traite le cas d'un seul corps solide, de rayon tendant vers zéro avec une masse positive fixée, immergé dans un fluide parfait incompressible occupant le reste du plan, [8], qui traite le cas d'un seul corps solide, dont le rayon et la masse tendent vers zéro avec une corrélation naturelle, immergé dans un fluide parfait incompressible occupant le reste du plan, et [9] qui traite du cas d'un seul corps solide, dans les deux régimes d'inertie précédents, immergé dans un fluide parfait incompressible occupant un domaine plan borné.
En particulier nous considérons pour la première fois le cas de plusieurs petits corps solides, pour lequel la stratégie des papiers précédents ne semble pas s'adapter facilement, malgré les résultats obtenus dans [6] dans le cas de solides de taille fixe. La difficult\'e principale est de comprendre l'interaction, par le biais du fluide, entre les différents solides. Un point crucial de notre stratégie est l'utilisation de formes normales pour les EDOs donnant la dynamique des solides dans une approche en deux temps. En premier lieu nous utilisons une forme normale pour le système couplant l'évolution en temps de tous les solides pour obtenir une estimation grossière de l'accélération des solides. Ensuite nous établissons des formes normales spécifiques à chaque solide, avec une modulation appropriée reliée à l'influence des autres solides et de la vorticité du fluide. Grâce à ces formes normales individuelles nous obtenons des estimées uniformes précises des vitesses des solides, et passons à la limite. Au cours de ce processus, nous établissons une estimée de la vitesse du fluide due aux solides, uniformément par rapport à leurs positions et rayons, qui peut être considérée comme un raffinement de la méthode des réflexions pour un système div/curl avec circulations prescrites.
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