带Navier边界条件的不可压Navier-Stokes方程的小粘性极限

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不可压的Navier-Stokes方程组的小粘性极限问题的研究无论在应用上还是在偏微分方程理论研究中均是十分重要的研究课题。对于在有物理边界区域中流动的流体,其小粘性极限问题既需考虑边界层性态,也要分析何时能保证Navier-Stokes方程的解可用Euler方程组的解来近似地刻画。对无滑移边界条件的研究已有一些有意义的工作,但对Navier滑移边界条件,尤其是滑移系数与粘性系数有关的情况,其研究较少。由于实际应用中,滑移系数是很复杂的,一般而言,它既与区域边界的弯曲度有关,也与流体的粘性系数有关的,因此对该问题的小粘性极限研究是非常有意义的。  在此文中,我们将详细分析不可压Navier-Stokes方程带Navier滑移边界条件的小粘性极限问题。对滑移系数依赖于粘性系数的各种情况,建立Naiver-Stokes方程的解可由相应的Euler方程定解问题解来逼近的各类充分性条件。我们首先给出了半平面上的不可压Navier-Stokes方程在Navier边界条件下的弱解及相应的Euler方程定解问题的光滑解,证明了Navier-Stokes方程解的一个相对能量不等式。然后通过发展Kato的思想,构造刻画边界层状态的辅助函数,结合Young不等式、Holder不等式、Poincar
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