Coupling the Stokes and Navier-Stokes equations with two scalar nonlinear parabolic equations

Abstract

This work deals with a system of nonlinear parabolic equations arising in turbulence modelling. The unknowns are the N components of the velocity field u coupled with two scalar quantities θ and ϕ. The system presents nonlinear turbulent viscosity A(θ, ϕ) and nonlinear source terms of the form θ2|∇u| 2 and θϕ|∇u| 2 lying in L1. Some existence results are shown in this paper, including L∞-estimates and positivity for both θ and ϕ.

Nous étudions un système non-linéaire d’équations du type parabolique provenant de la modélisation de la turbulence. Les inconnues sont les N composantes du champ des vitesses u couplées avec deux grandeurs scalaires θ et ϕ. Ce système présente un terme de diffusion non-linéaire sous forme matricielle A(θ,ϕ) et les termes sources non-linéaires θ2|∇u| 2 et θϕ|∇u| 2 appartenant à L1. On démontre alors quelques résultats d’existence de solutions, ainsi que des estimations dans L∞ et positivité pour θ et ϕ.