可压流体Navier-Stokes-Poisson方程强解存在唯一性

来源 :厦门大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:FollowMyHeart88
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文主要考虑了Navier—Stokes—Poisson方程径向强解存在唯一性问题,以及Navier—Stokes—Poisson方程和完全的Navier—Stokes方程强解的存在性结果. Navier—Stokes—Poisson方程具有很强的物理背景,主要可以描述天体星云在有粘性和有重力时的运动状态.而Euler—Poisson方程刻画星云运动时并没有考虑粘性的影响; Navier—Stokes方程也能反映宇宙中流体的运动状况,但Navier—Stokes方程并没有考虑流体自身重力对流体运动的影响.因此,Navier—Stokes—Poisson方程是比Navier—Stokes方程和Euler—Poisson方程更精确地刻画星云运动的数学物理模型. 对于Euler—Poisson方程早在十九世纪已有大量研究,并且得到了很多有意义的结果,其中包括存在性,唯一性,稳定性,静态解的存在性,多解问题,有固核和无固核的径向解的存在性;而Navier—Stokes方程方程更是目前流体研究的热门之一,许多优秀的数学家都致力于这方面的研究,并且取得了许多结果,包括三维情形弱解的全局存在性,本质上有固核的径向弱解的全局存在性,以及一维情形强解的全局存在唯—性,解的大时间行为和一些稳定性结果,还有光滑解有限时刻爆破行为.这些研究在本文的参考文献中都可以查阅.但是对于Navier—Stokes—Poisson方程主要只有下面的少量结果:(1)[66]中关于有限能量弱解的全局存在性;(2)[81—82]中自由边界问题径向弱解的存在性;(3)[95]中给出了当粘性项消失时,确实Navier—Stokes—Poisson方程会收敛到Euler—Poisson方程.与Navier—Stokes方程及Euler—Poisson方程比较而言,Navier—Stokes—Poisson方程结果是很少的,既然Navier—Stokes—Poisson方程是更能精确描述星云运动规律的数学物理模型,自然我们想来探讨对于Navier—Stokes方程和Euler—Poisson方程成立的结果是否对Navier—Stokes—Poisson方程仍然成立.出于这种目的,本文对Navier—Stokes—Poisson方程进行了大量的研究,并取得了一些很有意义的结果. 就研究方法而言, Navier—Stokes方程和Euler—Poisson方程主要是用紧性方法去处理弱解和强解的存在性问题,当然紧性方法也可以用于Navier—Stokes—Poisson方程解的存在性证明,并且我们用传统的紧性方法也进行了一些研究,主要得到了:(1)三维Navier—Stokes—Poisson方程有固核的径向强解的存在性;(2)一维Navier—Stokes—Poisson方程强解的全局存在性;(3)三维Navier—Stokes—Poisson方程强解的局部存在性等结果.紧性方法的主要思路是:(i)处理原系统的逼近系统的一致估计;(ii)利用逼近解所在空间的紧性对逼近解抽取收敛子列收敛到某—个极限函数;(iii)证明逼近解收敛到的极限函数为原系统的解.其中紧性方法难点之一是(iii),为了克服或避免繁琐的紧性讨论来得到收敛过程,在处理强解的方法上我们有所创新,我们引入了所谓的迭代方法,且用迭代方法我们得到关于Navier—Stokes—Poisson方程及完全的Navier—Stokes方程新的结果:(1)三维情形Navier—Stokes—Poisson方程强解的局部存在性及大时间爆破判据;(2)三维情形带能量方程的Navier—Stokes—Poisson方程的强解局部存在唯一性;(3)三维情形粘性项依赖于密度时完全的Navier—Stokes方程强解的局部存在性.我们引入的迭代方法的主要思路为:(i)考虑线性化系统强解的存在性;(ii)通过线性化系统构造迭代系统,并对迭代逼近系统的强解做—致估计;(iii)处理迭代逼近解序列的收敛性,具体地说,以完全的Navier—Stokes—Poisson方程为例,设{ρκ},{uκ},{eκ},{Φκ}是我们考虑迭代逼近系统的逼近解序列,利用(ii)中的一致估计,通过处理迭代逼近系统相互作差所得的系统,可以得到下面的估计: 通过这一估计,自然可以得到迭代解序列的强收敛性.与紧性方法相比,我们引入的处理强解存在性的新方法的主要优点在于我们处理逼近解的收敛性时,直接从迭代逼近系统的估计可以得到,从而避免了通过繁琐的紧性讨论来得到解的收敛性的过程.并且本文用迭代方法处理了带有热传导的能量方程的Nayier—Stokes—Poisson方程强解问题,得到了较—般系统更具有意义和更新颖的结果. 本文各章内容安排如下: 第一章:引言.主要介绍物理背景,研究历史. 第二章:基础知识.介绍本文的主要符号和所用的基本引理. 第三章:用紧性方法处理三维情形Navier-Stokes-Poisson方程径向强解的存在唯一性.主要结果是:当初值满足0≤ρ0∈H1,u0∈H10∩H2且满足初值建立如下兼容性条件: (λ+2μ)(u0r+muo/r)r+p0r=ρ1/20g时,得到了Navier-Stokes-Poisson方程径向强解的存在唯一性. 第四章:用紧性方法处理一维情形Navier-Stokes-Poisson方程全局强解的存在唯一性.主要结果是:当初值满足ρ0∈H1(0,1),u0∈H10(0,1),无需兼容性条件时,得到了1-维Navier-Stokes-Poisson方程全局强解的存在性;以及当初值满足ρ0∈H1,u0∈H10∩ H2,且对初值建立如下兼容性条件: λ(u0)xx-(αργ0)x=ρ1/20g时,1-维Navier-Stokes-Poisson方程正则性更高的强解存在唯一性.值得一提的是,这部分内容中,我们利用Lagrangian流的特点,把问题转化为Lagrangian流以后,证明了密度的全局有界性,正是由于该结果,才导致后面我们定理的结果. 第五章:用紧性方法处理三维情形Navier-Stokes-Poisson方程局部强解的存在性,唯—性,稳定性.主要结果是:当初值满足ρ0∈W1,6,u0∈H10∩H2且对初值建立如下兼容性条件: -μ△u0-(λ+μ)▽divu0+▽ρ0=ρ1/20g时,得到了Navier-Stokes-Poisson方程的局部强解的存在性、唯一性、稳定性. 第六章:用迭代方法处理三维情形Navier-Stokes-Poisson方程局部强解存在唯—性及大时间爆破判据.主要结果是:当初值满足ρ0∈W1,q,u0∈H10∩H2(3<q<+∞)且△Φ0=4πg(ρ0-mo/|Ω|),对初值建立如下兼容性条件: -μ△u0-(λ+μ)▽divu0+▽ρp(ρ0)=ρ1/20g时,Navier-Stokes-Poisson方程局部强解的存在唯一性及大时间爆破判据,并且揭示了兼容性条件与强解存在性之间的关系. 第七章:用迭代方法处理带能量方程的Navier-Stokes-Poisson方程局部强解的存在唯—性主要结果是:当初值满足ρ0≥0,P0∈W1,q,(e0,u0)∈H10∩H2且对初值建立如下兼容性条件:—v△e0—μ/2|▽u0+▽Tu0|2+λ(divu0)2=ρ01/2g1,—μ△u0—(μ+λ)▽divuo+▽ρ0=ρ01/2g2时,得到了完全的Navier—Stokes—Poisson方程的强解局部存在唯一性.第八章:用迭代方法处理完全的Navier—Stokes方程局部强解的存在唯一性.主要结果是:当初值满足0≤ρ0∈W1,q,(e0,u0)∈H01∩ H2并对初值建立如下兼容性条件:—div(μ(ρ0)(▽u0+▽Tu0))十▽ρ0=ρ01/2g1,—κ△e0—V/2|▽u0+▽Tu0|2=ρ01/2g2, divu0=0时,得到了完全的Navier—Stokes方程粘性系数依赖于密度时的强解存在唯一性.
其他文献
“兴趣是创造一个欢乐和活跃的教学环境的主要途径之一.”一个欢乐和活跃的教学环境可激发起学生的学习兴趣,使学生积极、主动、心情愉快地参与到学习中来.因此,教师可用以下
图在曲面上的可嵌入性是拓扑图论的主要问题,其中图的最小亏格问题是NP-困难的,所以对解决任意图的最小亏格仍需很长的一段距离。基于此,本文主要是在刘彦佩提出的联树模型的基
非线性泛函分析是现代分析数学的一个重要分支,因其能够很好地解释自然界中各种各样的自然现象受到了越来越多的数学工作者的关注. 其中,多点边值问题起源于各种不同的应用数学
本文主要研究共形映射与矩形区域的双曲度量及共形度量的双曲凸性. 共形映射理论是复变函数论的一个分支,也是函数论中重要的研究方向之一,它是用几何的观点来研究复变函数,
本文主要研究高阶奇异边值问题多个正解的存在性. 全文共分为六章来详细论述上述问题. 第一章为前言,主要介绍所研究问题的一些背景,以及本文所要研究的问题. 第二章
图论是近几十年来发展十分迅速的一个新兴的数学分支.从古老的5个柏拉图立体开始,对称和正则图形始终是数学中最引人入胜的一个研究方向.即使是现在,这个领域仍有很多富有挑战
胡锦涛同志指出:“树立正确的政绩观,说到底就是要忠实实践党的宗旨,真正做到权为民所用,情为民所系,利为民所谋。”树立和落实正确的政绩观,既要靠领导干部自身加强学习和党
基因调控网络是由一组基因、蛋白质、RNA、小分子以及它们之间的相互作用所构成的一种生化系统。对基因调控网络的算法研究在理论和实践上有着重要的意义。 本文首先给出
为对烟叶化学品质进行综合评价及品质区划,以2010年泸州17个产烟乡镇51份烟叶样品为试验材料,测定烟叶的化学成分,并综合运用相关分析、聚类分析、显著性检验等方法进行分析
随着我国教育事业的快速发展,教育的方面越来越丰富,特长生的融入就使得高中体育教学的对象更加丰富与专业。加强高中体育特长生的培养工作,是高中体育教学的关键与重点,也是