多重非线性抛物方程(组)奇性解的渐近分析

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guangzhilin123546
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本文主要研究几类多重非线性抛物方程(组)奇性解的渐近行为.所讨论的问题包括确定非线性扩散方程组的blow-up临界指标、考查梯度项对非线性抛物方程解的blow-up性质的影响,以及研究带有奇异非线性反应项的抛物问题解的quenching现象等.首先讨论一个具有内部吸收项及耦合边界流的非线性扩散方程组.通过对模型中非线性机制之间相互作用的精确分析,我们确定了其blow-up临界指标.其次考虑含梯度项的非线性抛物模型,探究其中对流项是否并且以何种程度影响解的blow-up行为.最后我们研究有限时刻quenching问题.对于具有耦合吸收项并附加正Dirichlet边界条件的非线性抛物方程组,我们考虑了解的同时与非同时quenching;而对于具有加权非线性吸收的热方程,我们描述了解的quenching时间和quenching集的渐近行为. 第一章概述本文所研究问题的实际背景和国内外的发展现状,并简要介绍本文的主要工作. 第二章考虑内吸收非线性扩散方程(um)t=Δu-a1uα1,(vn)t=Δv-a2vβ1经由边界流(δ)u/(δ)η=uα2υp,(δ)u/(δ)η=uqυβ2耦合的初边值问题.通过引入特征代数方程组以及对所有八个非线性指标的完全分类,我们得到对该问题blow-up临界指标的简明而清晰的刻画.由于所考虑模型的一般性,这一工作包含了关于blow-up临界指标的许多已有结果.与单个方程结果的比较可见耦合机制对blow-up临界指标的本质性影响. 第三章致力于含梯度项的非线性抛物方程解的blow-up分析,其目的在于研究梯度项对解的渐近行为的影响.对于具有内部吸收项及正性梯度项的半线性抛物方程ut=△u+|▽u|r-αepu附加边界条件(δ)u/(δ)η=equ的初边值问题,我们证明当且仅当r≥2时,梯度项对blow-up的形成起本质作用.进一步,当r>2时,对流项还将显著影响blow-up速率,并且使得blow-up速率具有关于模型参数的不连续性(discontinuous).然而,梯度项对空间blow-upprofile并无本质性影响.对非线性扩散方程wt=(e(m-1)w)xx-λe(p-1)w附加Neumann边界条件wx(0,t)=0,wx(1,t)=e(q-m)w(1,t)的初边值问题,利用scaring方法,我们建立了解的blow-up速率估计.通过适当变换,该方程等价于一含对流项的多孔介质类型方程.虽然此模型中的对流项不改变解的blow-up速率,但它给问题的讨论带来一定的困难. 第四章研究有限时刻quenching问题,包括非线性抛物方程组ut=△u-v-p,vt=△v-u-q,(x,t)∈Ω×(0,T)具有正Dirichlet边界条件的初边值问题,以及带有加权非线性吸收的热方程ut=uxx-Mf(x)u-p,(x,t)∈(-1,1)×(0,T)附加边界条件u(-1,t)=u(1,t)=1和初值φ(x)的模型.对于前一问题,我们建立了Ω=BR径向解的非同时quenching准则:当p,q≥1时quenching必为同时,当P<1≤q或q<1≤P时必为非同时;若P,q<1且R>√2N,则quenching依赖于初值既可能同时也可能非同时.需要提及的是,在对共存性结果的证明中,我们工作的新意在于恰当地定义一个初值集合以使quenching解具有某些一致下界估计.对于后一问题,我们利用局部能量估计方法,得到当M→+∞时解的quenching时间与quenching集的渐近性态.我们有,当M→+∞时,quenching时间T~m/p+1·1/M,其中m=1/maxx(f(x)/φp+1(x));并且当M充分大时,quenching点将集中于f/φp+1的最大值点.
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