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Description / Table of Contents: Résumé Nous étudions ici un système d'équations aux dérivées partielles qui gouverne la convection naturelle dans un milieu poreux soumis à un gradient de température ∇T. Sous leur forme la plus générale, ces équations s'écrivent: % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiuamaaBa% aaleaacaaIXaaabeaakmaaceaaeaqabeaacqGHiiIZdaWcaaqaaiab% gkGi2kabeg8aYbqaaiabgkGi2kaadshaaaGaey4kaSIaaeizaiaabM% gacaqG2bGaaeiiaiabeg8aYjaadAfacqGH9aqpcaaIWaaabaWaaSaa% aeaacqaHbpGCaeaacqGHiiIZaaWaaSaaaeaacqGHciITaeaacqGHci% ITcaWG0baaaiabgUcaRiaabEgacaqGYbGaaeyyaiaabsgacaqGGaGa% amiCaiabgkHiTiabeg8aYjaadEgacqGHRaWkcqaH8oqBcaWGlbWaaW% baaSqabeaacqGHsislcaaIXaaaaOGaaeiiaiaadAfacqGH9aqpcaaI% WaaabaWaaSaaaeaacqGHciITaeaacqGHciITcaWG0baaaiaacIcacq% aHbpGCcaWGJbGaaiykamaaCaaaleqabaGaaiOkaaaakiaadsfacqGH% sislcaqGGaGaaeizaiaabMgacaqG2bGaaeiiaiaabU5adaahaaWcbe% qaaiaabQcaaaGccaqGNbGaaeOCaiaabggacaqGKbGaaeiiaiaadsfa% cqGHRaWkcaGGOaGaeqyWdiNaam4yaiaacMcadaWgaaWcbaGaamOzaa% qabaGccaWGwbGaaeiiaiabgwSixlabgEGirlaadsfacqGH9aqpcaaI% WaaabaGaeqyWdiNaeyypa0JaeqyWdi3aaSbaaSqaaiaadkhaaeqaaO% GaaiikaiaaigdacqGHsislcqaHXoqycaGGOaGaamivaiabgkHiTiaa% dsfadaWgaaWcbaGaamOCaaqabaGccaGGPaGaaiykaaaacaGL7baaaa% a!9527!\[P_1 \left\{ \begin{gathered} \in \frac{{\partial \rho }}{{\partial t}} + {\text{div }}\rho V = 0 \hfill \\ \frac{\rho }{ \in }\frac{\partial }{{\partial t}} + {\text{grad }}p - \rho g + \mu K^{ - 1} {\text{ }}V = 0 \hfill \\ \frac{\partial }{{\partial t}}(\rho c)^* T - {\text{ div \Lambda }}^{\text{*}} {\text{grad }}T + (\rho c)_f V{\text{ }} \cdot \nabla T = 0 \hfill \\ \rho = \rho _r (1 - \alpha (T - T_r )) \hfill \\ \end{gathered} \right.\] ε désigne la porosité, ρ la masse volumique du fluide, V la vitesse, p la pression, T la température du fluide, μ la viscosité, K et % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaae4MdmaaCa% aaleqabaGaaeOkaaaaaaa!37E8!\[{\text{\Lambda }}^{\text{*}} \] sont les tenseurs respectifs de perméabilité et de conductivité thermique. La chaleur volumique du fluide est notée (ρc) f , celle du solide (ρc) s , et on définit alors la chaleur volumique équivalente par la relation: % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaaeikaiabeg% 8aYjaadogacaqGPaWaaWbaaSqabeaacaqGQaaaaOGaeyypa0Jaeyic% I4Saaiikaiabeg8aYjaadogacaGGPaWaaSbaaSqaaiaadAgaaeqaaO% Gaey4kaSIaaiikaiaaigdacaqGGaGaeyOeI0IaeyicI4Saaiykaiaa% cIcacqaHbpGCcaWGJbGaaiykaaaa!4C87!\[{\text{(}}\rho c{\text{)}}^{\text{*}} = \in (\rho c)_f + (1{\text{ }} - \in )(\rho c)\]. De façon très classique, dans les problèmes de convection, on simplifie ce modèle en faisant l'approximation de Boussinesq qui consiste à négliger les variations de la masse volumique sauf dans le terme ρg, voir par exemple [6]. Ce modèle connu depuis longemps a été très étudié par de nombreux physiciens et numériciens depuis une dizaine d'années (voir par exemple [3–5, 7, 8, 18, 24]) mais à notre connaissance accune étude théorique n'a été entreprise jusqu'à aujourd'hui. On se limitera ici au cas d'un milieu homogène isotrope remplissant une cavité parallélépipédique dont l'un des axes a même direction que l'accélération de la pesanteur g. Sous forme adimensionnelle le système P 2 s'écrit: % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiuamaaBa% aaleaacaaIXaaabeaakmaaceaaeaqabeaacqGHiiIZdaWcaaqaaiab% gkGi2kabeg8aYbqaaiabgkGi2kaadshaaaGaey4kaSIaaeizaiaabM% gacaqG2bGaaeiiaiabeg8aYjaadAfacqGH9aqpcaaIWaaabaWaaSaa% aeaacqaHbpGCaeaacqGHiiIZaaWaaSaaaeaacqGHciITaeaacqGHci% ITcaWG0baaaiabgUcaRiaabEgacaqGYbGaaeyyaiaabsgacaqGGaGa% amiCaiabgkHiTiabeg8aYjaadEgacqGHRaWkcqaH8oqBcaWGlbWaaW% baaSqabeaacqGHsislcaaIXaaaaOGaaeiiaiaadAfacqGH9aqpcaaI% WaaabaWaaSaaaeaacqGHciITaeaacqGHciITcaWG0baaaiaacIcacq% aHbpGCcaWGJbGaaiykamaaCaaaleqabaGaaiOkaaaakiaadsfacqGH% sislcaqGGaGaaeizaiaabMgacaqG2bGaaeiiaiaabU5adaahaaWcbe% qaaiaabQcaaaGccaqGNbGaaeOCaiaabggacaqGKbGaaeiiaiaadsfa% cqGHRaWkcaGGOaGaeqyWdiNaam4yaiaacMcadaWgaaWcbaGaamOzaa% qabaGccaWGwbGaaeiiaiabgwSixlabgEGirlaadsfacqGH9aqpcaaI% WaaabaGaeqyWdiNaeyypa0JaeqyWdi3aaSbaaSqaaiaadkhaaeqaaO% GaaiikaiaaigdacqGHsislcqaHXoqycaGGOaGaamivaiabgkHiTiaa% dsfadaWgaaWcbaGaamOCaaqabaGccaGGPaGaaiykaaaacaGL7baaaa% a!9527!\[P_1 \left\{ \begin{gathered} \in \frac{{\partial \rho }}{{\partial t}} + {\text{div }}\rho V = 0 \hfill \\ \frac{\rho }{ \in }\frac{\partial }{{\partial t}} + {\text{grad }}p - \rho g + \mu K^{ - 1} {\text{ }}V = 0 \hfill \\ \frac{\partial }{{\partial t}}(\rho c)^* T - {\text{ div \Lambda }}^{\text{*}} {\text{grad }}T + (\rho c)_f V{\text{ }} \cdot \nabla T = 0 \hfill \\ \rho = \rho _r (1 - \alpha (T - T_r )) \hfill \\ \end{gathered} \right.\] Dans % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuyQdCLaey% ypa0Jaai4EaiaacIcacaWG4bGaaiilaiaabccacaWG5bGaaeilaiaa% bccacaWG6bGaaiykaiabgIGiolaac2facaaIWaGaaiilaiaabccaca% WGmbGaai4waerbbjxAHXgaiuaacaWFfrGaaiyxaiaaicdacaGGSaGa% aeiiaiaadYgacaGGBbGaa8xreiaac2facaaIWaGaaiilaiaabccaca% WGObGaai4waiaac2haaaa!54B3!\[\Omega = \{ (x,{\text{ }}y{\text{, }}z) \in ]0,{\text{ }}L[]0,{\text{ }}l[]0,{\text{ }}h[\} \]: de frontière Γ les conditions aux limites sont: % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGceaqabeaacaWGub% GaaiikaiaadIhacaGGSaGaaeiiaiaadMhacaGGSaGaaeiiaiaabcda% caGGPaGaeyypa0JaaGymaiaacYcacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGa% GaaeiiaiaadsfacaGGOaGaamiEaiaacYcacaqGGaGaamyEaiaacYca% caqGGaGaamiAaiaacMcacqGH9aqpcaaIWaGaaiilaaqaamacmc4caa% qaiWiGcWaJaAOaIyRaiWiGdsfaaeacmcOamWiGgkGi2kacmc4G4baa% aiaacIcacaaIWaGaaiilaiaabccacaWG5bGaaiilaiaabccacaWG6b% Gaaiykaiabg2da9maalaaabaGaeyOaIyRaamivaaqaaiabgkGi2kaa% dIhaaaGaaiikaiaadYeacaGGSaGaaeiiaiaadMhacaGGSaGaaeiiai% aadQhacaGGPaGaeyypa0ZaaSaaaeaacqGHciITcaWGubaabaGaeyOa% IyRaamiEaaaacaGGOaGaamiEaiaacYcacaqGGaGaamiBaiaacYcaca% qGGaGaamOEaiaacMcacqGH9aqpcaaIWaGaaiilaaqaaiaadAfacqGH% flY1caqGGaGaamOBamaaBaaaleaaruqqYLwySbacfaGaa8hFaiabgk% Gi2kabfM6axbqabaGccqGH9aqpcaaIWaaaaaa!8886!\[\begin{gathered} T(x,{\text{ }}y,{\text{ 0}}) = 1,{\text{ }}T(x,{\text{ }}y,{\text{ }}h) = 0, \hfill \\ \frac{{\partial T}}{{\partial x}}(0,{\text{ }}y,{\text{ }}z) = \frac{{\partial T}}{{\partial x}}(L,{\text{ }}y,{\text{ }}z) = \frac{{\partial T}}{{\partial x}}(x,{\text{ }}l,{\text{ }}z) = 0, \hfill \\ V \cdot {\text{ }}n_{|\partial \Omega } = 0 \hfill \\ \end{gathered} \], où n est la normale unitaire sortante à Γ. Le vecteur adimensionnel k est pris égal à-e z, Ra * est un paramètre proportionnel à la contrainte exercée au milieu et S un paramètre très petit [S≤min(10-6, 10-6 Ra *)] que l'on fera tendre par la suite vers zéro. Dans [10, 11] nous avons étudié le problème bidimensionnel aussi bien d'évolution que stationnaire et nous avons montré, outre un théorème d'existence, d'unicité et de régularité, la présence de plusieurs solutions stationnaires. Le phénomène nous a incité à étudier le comportement asymptotique des solutions du problème d'évolution. Afin de rendre cette étude plus complète nous avons décidé de travailler en dimension 3 d'espace. Ce papier donne les résultats préliminaires à une étude un peu fine du comportement asymptotique. Nous allons en particulier établir un théorème de régularité et donner une majoration uniforme des dérivées secondes en espace des solutions dans le cas où S=0. Ces propriétés sont similaires à celles connues pour les équations de Navier-Stokes dans le cas bidimensionnel [13, 26] et généralisent à la dimension trois ceux que nous avons obtenus dans [10]. La clef de le preuve du théorème d'existence et d'unicité est une estimation L ∞ en temps et en espace de la température T obtenue en découplant l'équation de l'énergie (0.3) et l'équation de Darcy (0.2). Ensuite on applique une méthode de point fixe. La régularité en espace est liée à la structure particulière de l'ouvert Γ ainsi qu'à la nature des conditions limites. Cela étant acquis, les majorations uniformes en temps sont obtenues de façon assez classique. Nous étendons enfin à notre système les résultats obtenus par Foias et Temam [15] pour les équations de Navier-Stokes en dimension deux d'espace. Rappelons qu'il s'agit alors de montrer que la solution est parfaitement déterminée par ses valeurs prises sur un ensemble fini de points. Avant d'aller plus avant dans ce travail, signalons que l'on se ramène à des conditions aux limites homogènes en posant % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamivaiabg2% da9iabeI7aXjabgUcaRiaaigdacqGHsislcaGGOaGaamOEaiaac+ca% caWGObGaaiykaaaa!4004!\[T = \theta + 1 - (z/h)\]. Le système devient: % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiuamaaBa% aaleaacaaIXaaabeaakmaaceaaeaqabeaadaWcaaqaaiabgkGi2kab% eI7aXbqaaiabgkGi2kaadshaaaGaeyOeI0IaeyiLdqKaeqiUdeNaey% 4kaSIaamOvaiabgwSixlabgEGirlabeI7aXjabgkHiTmaalaaabaGa% aGymaaqaaiaadIgaaaGaeqyXdu3aaSbaaSqaaiaaiodaaeqaaOGaey% ypa0JaaGimaaqaaiaadofadaWcaaqaaiabgkGi2kaadAfaaeaacqGH% ciITcaWG0baaaiabgUcaRiaadAfacqGHRaWkcqGHhis0cqaHapaCcq% GHRaWkcaWGsbGaamyyamaaCaaaleqabaGaaiOkaaaakiaadUgacqaH% 4oqCcqGH9aqpcaaIWaaabaGaaeizaiaabMgacaqG2bGaaeiiaiaadA% facqGH9aqpcaaIWaaabaGaamOvaiabgwSixlaad6gadaWgaaWcbaqe% feKCPfgBaGqbaiaa-XhacqqHtoWraeqaaOGaeyypa0JaaGimaaqaai% abeI7aXjaacIcacaWG4bGaaiilaiaadMhacaGGSaGaaGimaiaacMca% cqGH9aqpcqaH4oqCcaGGOaGaamiEaiaacYcacaWG5bGaaiilaiaadI% gacaGGPaGaeyypa0JaaGimaaqaamaalaaabaGaeyOaIyRaeqiUdeha% baGaeyOaIyRaamiEaaaacaGGOaGaaGimaiaacYcacaWG5bGaaiilai% aadQhacaGGPaGaeyypa0ZaaSaaaeaacqGHciITcqaH4oqCaeaacqGH% ciITcaWG4baaaiaacIcacaWGmbGaaiilaiaadMhacaGGSaGaamOEai% aacMcacqGH9aqpcaaIWaaabaWaaSaaaeaacqGHciITcqaH4oqCaeaa% cqGHciITcaWG5baaaiaacIcacaWG4bGaaiilaiaaicdacaGGSaGaam% OEaiaacMcacqGH9aqpdaWcaaqaaiabgkGi2kabeI7aXbqaaiabgkGi% 2kaadMhaaaGaaiikaiaadIhacaGGSaGaamiBaiaacYcacaWG6bGaai% ykaiabg2da9iaaicdaaaGaay5Eaaaaaa!B7C4!\[P_1 \left\{ \begin{gathered} \frac{{\partial \theta }}{{\partial t}} - \Delta \theta + V \cdot \nabla \theta - \frac{1}{h}\upsilon _3 = 0 \hfill \\ S\frac{{\partial V}}{{\partial t}} + V + \nabla \pi + Ra^* k\theta = 0 \hfill \\ {\text{div }}V = 0 \hfill \\ V \cdot n_{|\Gamma } = 0 \hfill \\ \theta (x,y,0) = \theta (x,y,h) = 0 \hfill \\ \frac{{\partial \theta }}{{\partial x}}(0,y,z) = \frac{{\partial \theta }}{{\partial x}}(L,y,z) = 0 \hfill \\ \frac{{\partial \theta }}{{\partial y}}(x,0,z) = \frac{{\partial \theta }}{{\partial y}}(x,l,z) = 0 \hfill \\ \end{gathered} \right.\]