×

嵌入表面上的不可压缩流体问题:建模和变分公式。 (英语) Zbl 1406.35224号

概述:粘性不可压缩材料表面的运动控制方程是从连续介质力学的平衡定律导出的。在环境欧氏空间中,曲面被视为一个具有余维1的时间依赖光滑可定向流形。我们用初等切向微积分导出笛卡尔坐标系下的外微分算子的控制方程。由此产生的方程可以看作是在演化流形上提出的Navier-Stokes方程。我们考虑将表面Navier-Stokes系统分裂为材料表面切向运动和法向运动的耦合方程。然后,我们将自己限制在余维为1的几何稳定流形嵌入\(mathbb R^n \)的情况下。对于这种情况,我们给出了由表面Stokes方程组成的简化表面流体模型的新的适定性结果。最后,我们提出并分析了该曲面Stokes问题的几种替代变分公式,包括约束和惩罚公式,这些公式便于Galerkin离散化方法。

MSC公司:

35季度30 Navier-Stokes方程
76A20型 液体薄膜
37E35型 表面流动
35问题35 与流体力学有关的偏微分方程
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
76D07型 斯托克斯和相关(Oseen等)流量
35甲15 偏微分方程的变分方法
74K15型
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Aris,R.,矢量,张量和流体力学的基本方程。Courier Corporation,2012年·Zbl 0123.41502号
[2] Arnaudon,M.,&Cruzeiro,A.B.,流形上的拉格朗日Navier-Stokes扩散:变分原理和稳定性。{数学科学公报}136 8(2012),857-881.Zbl1254.35174 MR2995006·Zbl 1254.35174号
[3] Arnol’d,V.I.,《经典力学的数学方法》,第60卷。施普林格科技与商业媒体,1978年,Zbl0386.70001 MR1345386·Zbl 0386.70001号
[4] Arroyo,M.和DeSimone,A.,液膜松弛动力学。{物理评论E}79(2009),031915.MR2497175
[5] Barrett,J.W.,Garcke,H.,&N¨urnberg,R.,射流膜动力学的稳定数值方法。{\it Numerische Mathematik}134(2016),783-822.Zbl06654610 MR3563281·Zbl 1391.76298号
[6] Bonito,a.、Nochetto,R.和Pauletti,M.,几何膜的参数有限元法。《计算机物理杂志》229(2010),3171-3188.Zbl1307.76049 MR2601095·兹比尔1307.76049
[7] Bothe,D.,&Pr¨uss,J.,《关于具有Boussinesq-Scriven表面流体的两相Navier-Stokes方程》。{\it数学流体力学杂志}12(2010),133-150.Zbl1261.35100 MR2602917·Zbl 1261.35100号
[8] Brenner,H.,{界面运输过程和流变学}。爱思唯尔,2013年。
[9] Canham,P.B.,人类红细胞双凹形状的可能解释——最小弯曲能量。{理论生物学杂志}26(1970),61IN777-76IN881。
[10] Cao,C.,Rammaha,M.A.,&Titi,E.S.,旋转二维球面上的Navier-Stokes方程:Gevrey正则性和渐近自由度。{\it Zeitschrift f¨ur angewandte Mathematik und Physik ZAMP}50(1999),341-360.Zbl0928.35120 MR1697711·Zbl 0928.35120号
[11] Ciarlet,P.,{数学弹性,第三卷:壳理论}。北荷兰,2000.Zbl0953.74004 MR1757535·Zbl 0953.74004号
[12] Dziuk,G.&Elliott,C.M.,《表面PDE的有限元方法》。{数字学报}22(2013),289-396。Zbl1296.65156 MR3038698号·Zbl 1296.65156号
[13] Ebin,D.G.和Marsden,J.,《微分同态群与不可压缩流体的运动》。数学年鉴(1970),102-163.Zbl0211.57401 MR0271984·Zbl 0211.57401号
[14] Ern,A.和Guermond,J.-L.,《有限元理论与实践》。施普林格,纽约,2004年。Zbl1059.65103 MR2050138号·Zbl 1059.65103号
[15] Girault,V.&Raviart,P.A.,《Navier-Stokes方程的有限元方法》。施普林格,柏林,1986年。兹比尔0585.65077 MR0851383·Zbl 0585.65077号
[16] Gross,S.、Jankuhn,T.、Olshanskii,M.A.和Reusken,A.,曲面上矢量Laplacians的跟踪有限元方法。{\it SIAM数值分析杂志}56(2018),2406-2429.Zbl0692.1230 MR3840893·Zbl 1402.65158号
[17] Groß,S.,&Reusken,A.,{两相不可压缩流动的数值方法}。柏林施普林格,2011.Zbl1222.76002 MR2799400·兹比尔1222.76002
[18] Gurtin,M.E.和Murdoch,A.I.,弹性材料表面的连续体理论。《理性的档案》57(1975),291-323.Zbl0326.73001 MR0371223·Zbl 0326.73001号
[19] Hansbo,P.、Larson,M.G.和Larsson,K.,曲面上向量Laplacians的有限元方法分析。arXiv:1610.06747(2016)·Zbl 1466.65190号
[20] Helfrich,W.,《脂质双层的弹性特性:理论和可能的实验》。{it Zeitschrift f¨ur}{it Naturforschung C}28(1973),693-703。
[21] Koba,H.,Liu,C.,&Giga,Y.,演化曲面上不可压缩流体系统的能量变分方法。{\it应用数学季刊}75(2016),359-389.Zbl1358.37081 MR3614501表面流体问题377·兹比尔1358.37081
[22] Lengeler,D.,《液体囊泡动力学中产生的Stokes型系统》,arXiv:1506.08991(2015)。
[23] Mardare,S.,无边界紧曲面上的Korn型不等式。{中国数学年鉴}24B(2003),191-204.Zbl1091.53003 MR1982063·Zbl 1091.53003号
[24] Mitrea,M.和Taylor,M.,黎曼流形中Lipschitz域上的Navier-Stokes方程。{数学年鉴}3214(2001),955-987.Zbl1039.35079 MR1872536·Zbl 1039.35079号
[25] Murdoch,A.和Cohen,H.,材料表面的对称性考虑。《理性力学档案》72(1979),61-98.Zbl0424.73063 MR0540222·Zbl 0424.73063号
[26] Nitschke,I.、Voigt,A.和Wensch,J.,歧管上不可压缩两相流的有限元方法。{\it流体力学杂志}708(2012),418-438.Zbl1275.76162 MR2975450·Zbl 1275.76162号
[27] Olshanskii,M.A.、Reusken,A.和Grande,J.,曲面上椭圆方程的有限元方法。{it SIAM J.数字分析}47(2009),3339-3358.Zbl1204.58019 MR2551197·Zbl 1204.58019号
[28] Rahimi,M.、DeSimone,A.和Arroyo,M..,弯曲液膜作为有效的粘弹性介质在横向表现。{软物质}9(2013),11033-11045。
[29] Rangamani,P.,Agrawal,A.,Mandapau,K.K.,Oster,G.,&Steigmann,D.J.,脂质膜表面形状和表面内粘性流动之间的相互作用。{机械生物学中的生物力学和建模}(2013),1-13。
[30] Reusken,A.和Zhang,Y.,用Boussinesq–Scriven表面应力张量对不可压缩两相流进行数值模拟。{流体数值方法}73(2013),1042-1058·Zbl 1455.76092号
[31] Reuther,S.和Voigt,A.,弯曲表面上流动中曲率和涡流的相互作用。{\t多尺度}{\t建模与仿真}13(2015),632-643.Zbl1320.35289 MR3359666·Zbl 1320.35289号
[32] Rodrigues,D.S.、Ausas,R.F.、Mut,F.和Buscaglia,G.C.,粘性脂膜的半隐式有限元方法。{\it计算物理杂志}298(2015),565-584.Zbl1349.76260 MR3374565·Zbl 1349.76260号
[33] Rosenberg,S.,《黎曼流形上的拉普拉斯算子:流形分析导论》。第31号。剑桥大学出版社,1997.Zbl0868.58074 MR1462892·Zbl 0868.58074号
[34] Sakai,T.,{黎曼几何},第149卷。美国数学学会,1996年。Zbl0886.5302 MR1390760·Zbl 0886.5302号
[35] Scriven,L.,牛顿表面流体的流体界面运动方程动力学。化学工程科学12(1960),98-108。
[36] Slattery,J.C.、Sagis,L.和Oh,E.-S.,{界面运输现象}。施普林格科学与商业媒体,2007.Zbl1116.76001 MR2284654·Zbl 1116.76001号
[37] Taylor,M.E.,《Morrey空间分析及其在Navier-Stokes和其他演化方程中的应用》。{偏微分方程中的通信}17(1992),1407-1456.Zbl0771.35047 MR1187618·Zbl 0771.35047号
[38] Temam,R.,{力学和物理中的无限维动力系统}。施普林格,纽约,1988.Zbl0662.35001 MR0953967·Zbl 0662.35001号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。