一维可压Navier-Stokes方程的适定性

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我们考虑如下一维粘性系数依赖于密度具有弥散效应(带表面张力)的可压缩等熵Navier-Stokes方程的初边值问题:其中ρ(x,t),u(x,t)和P(ρ)=ργ(γ>1)分别表示流体的密度、速度和压力。为简便起见,我们假设ν=1,粘性系数μ(ρ)=ρα(0<α<(?)).首先,当初始条件(ρ0,u0)满足ρ0∈H~2([0,1]),u0∈H~1([0,1])时,我们证明了问题(*1)存在整体的强解.在证明过程中,由于粘性系数依赖于密度使得对密度的下界估计变得比较困难,因此需要对密度的下界进行精细的估计.进一步我们可知,若初始值光滑且相容性条件成立,则解也是光滑的.此外,当时间趋向于无穷大时,我们也考虑了问题(*1)强解的大时间行为,得到问题(*1)的强解依指数收敛于由初始密度决定的非真空的平衡态.
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