非齐次边值条件下高维Navier-Stokes方程解的存在性

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangbao_2002
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Navier-Stokes方程作为流体力学的基本方程之一,具有悠久的历史。它描述了粘性流体的运动,在流体力学的各个领域有普遍应用。平静的水流,湍急的小溪,飞机周围的气流,盘旋的飓风,以及爆破产生的冲击波等现象都可以通过Navier-Stokes方程来分析。  本文主要考虑带有对称结构的高维多连通区域上,满足非齐次Direchlet边值条件的Navier-Stokes方程解的存在性。Navier-Stokes方程作为七个“千禧问题”之一,受到很多关注,也得到了一些成果。对Navier-Stokes方程的研究已经从各个角度全面展开。其中,不论是对高维空间中Navier-Stokes方程的研究,还是在多连通区域上对Navier-Stokes方程的研究,都取得了很多重要的结果。一方面,数学家们一度认为,对5维稳态Navier-Stokes方程的研究,有可能为最终解决3维发展的Navier-Stokes方程带来思路。另一方面,2015年Korobkov,Pileckas和Russo证明了在一般的2维多连通区域上,满足非齐次Direchlet边值条件的Navier-Stokes方程解的存在性。他们的结果获得了极大关注,发表在Annals of Math上。因此,在高维多连通区域上,讨论解的存在性,是一个很有意思的数学问题。  如果边值函数在多连通区域的每一个连通分支上的流量都为零,那么该边值函数可以延拓为某函数的旋度。对于仅满足相容性条件的边值函数,上述延拓不能实现。本文将构造Virtual Drain函数,使其集中了边值函数在边界每一个连通分支上的全部流量,并且其支集可以限制在对称平面的某个小邻域内。原边值函数减去Virtual Drain函数后,便可以光滑地延拓为某函数的旋度。最后将问题转化为证明一个Leray不等式,从而可以证明方程的所有可能的解一致有界,再通过Leray-Schauder度理论,即可证明Navier-Stokes方程弱解的存在性。
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