一维流体动力学方程的弱解性态研究

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本文主要研究了一维空间中两类流体模型,一维气体动力学模型和一类改进的交通流模型。  在前两章叙述了问题背景,研究的问题以及主要结果,并介绍了一维守恒律方程组的基础知识。  在第三章中,着眼于相同初值下一维等熵与非等熵气体动力学方程组黎曼问题的解的对比。证明了当黎曼初值相同时,若等熵气体动力学方程组的黎曼解中出现了前向(反射)激波,那么非等熵情形下也会出现该族激波;若非等熵气体动力学方程组的黎曼解出现了前向(反射)稀疏波,等熵情形下也会出现该族稀疏波。通过数值计算,我们还发现相同初值下,等熵与非等熵黎曼解各族波的波强十分接近。也就是说,无论从现象还是性质上,等熵都能较好的模拟非等熵。  在第四章中,根据“交通流基本原理”和“跟驰理论”,建立了一类改进的交通流模型,{ρt+(ρu)x=0,[ρ(F(u)+p(ρ))]t+[ρu(F(u)+p(ρ))]x=0,(1)其中ρ是统计密度,u是统计速度,F(u)是一个满足F(u)>0,F"(u)≤0,F(0)=-∞,(2)的函数,p(ρ)是一个由气体动力学方程组中引申出的压力项。该模型将守恒律理论与三相交通理论相结合,修正了Aw-Rascle模型中诸如不变域溢出的缺憾,并且在构造其黎曼问题的过程中出现了“相位转换”现象。  在第五章中,发现了判断三个及三个以上守恒律方程组不变区域存在性的方法,证明了一维非等熵气体动力学方程组不存在有界的不变区域,并给出了该类型的守恒律方程存在有界不变区域的必要条件,即状态方程p(s,v)要满足{p(v,s)=f(∫sea(t)dt-v),fx≥0,fxx≤0.(3)。
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