×

三维水波的大时间存在性和渐近性。 (英语) Zbl 1131.76012号

摘要:我们在三维上严格证明了海岸海洋学中使用的主要渐近模型,包括:浅水方程、Boussinesq系统、Kadomtsev-Petviashvili近似、Green-Naghdi方程、Serre近似和全色散模型。我们首先介绍一个无量纲版本的水波方程,该方程从浅水到深水变化,涉及四个无量子化参数。利用适应于方程的非局部能量,我们可以证明一个关于所有参数的适定性定理。因此,其有效性范围从浅水到深水,从小到大的表面和底部变化,以及从完全横波到弱横波。
因此,与上述模型相对应的物理状态可以作为特殊情况进行研究;结果表明,定理给出的存在时间和能量界总是证明渐近模型的必要条件。因此,我们可以系统地推导和证明它们。

MSC公司:

76B15号机组 水波、重力波;色散和散射,非线性相互作用
76M45型 渐近方法,奇异摄动在流体力学问题中的应用
35问题35 与流体力学相关的PDE
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 艾里,G.B.:潮汐和波浪。都市百科全书,第5卷,第241-396页。伦敦(1845)
[2] Alvarez Samaniego,B.,Lannes,D.:奇异演化方程的Nash–Moser定理。应用于Serre和Green–Naghdi方程。印第安纳大学数学。J.,出庭·Zbl 1144.35007号
[3] Ambrose,D.,Masmoudi,N.:二维水波的零表面张力极限。Commun公司。纯应用程序。数学。58, 1287–1315 (2005) ·Zbl 1086.76004号 ·doi:10.1002/cpa.20085
[4] Ben Youssef,W.,Lannes,D.:一般二维拟线性双曲问题的长波极限。Commun公司。部分差异。方程式27,979–1020(2002)·Zbl 1072.35572号 ·doi:10.1081/PDE-120004892
[5] Bona,J.L.,Colin,T.,Lannes,D.:水波的长波近似。架构(architecture)。定额。机械。分析。178, 373–410 (2005) ·Zbl 1108.76012号 ·doi:10.1007/s00205-005-0378-1
[6] Bona,J.L.,Chen,M.,Saut,J.-C.:非线性色散介质中小振幅长波的Boussinesq方程和其他系统。一: 推导和线性理论。非线性科学杂志。12, 283–318 (2002) ·Zbl 1022.35044号 ·doi:10.1007/s00332-002-0466-4
[7] Bona,J.L.,Smith,R.:水波在河道中双向传播的模型。数学。程序。外倾角。菲洛斯。Soc.79167-182(1976年)·Zbl 0332.76007号 ·文件编号:10.1017/S030500410005218X
[8] Boussinesq,M.J.:膨胀液体的应用和转化是直肠肛门的传播途径。C.R.学院。科学。,巴黎。A-B 72、755–759(1871)
[9] Chazel,F.:地形对水波的影响。ESAIM:M2AN 41(4),771–799(2007)·Zbl 1144.76005号 ·doi:10.1051/m2an:2007041
[10] Chen,M.:不均匀底部上的双向波方程。数学。计算。模拟。62, 3–9 (2003) ·Zbl 1013.76014号 ·doi:10.1016/S0378-4754(02)00193-3
[11] Choi,W.:有限深度流体中二维表面波的非线性演化方程。J.流体力学。295, 381–394 (1995) ·Zbl 0920.76013号 ·doi:10.1017/S0022112095002011
[12] Coutand,D.,Shkoller,S.:具有或不具有表面张力的自由表面不可压缩Euler方程的适定性。美国数学杂志。Soc.20829-930(2007年)·Zbl 1123.35038号 ·doi:10.1090/S0894-0347-07-00556-5
[13] Craig,W.:水波的存在性理论以及Boussinesq和Korteweg–de Vries尺度极限。Commun公司。部分差异。方程式10,787–1003(1985)·Zbl 0577.76030号 ·doi:10.1080/03605308508820396
[14] Craig,W.:非严格双曲非线性系统。数学。Ann.277,213-232(1987)·Zbl 0614.35060号 ·doi:10.1007/BF01457361
[15] Craig,W.,Guyenne,P.,Hammack,J.,Henderson,D.,Sulem,C.:孤立水波相互作用。物理学。液体18(5),057106,25 pp。(2006年)·Zbl 1185.76463号
[16] Craig,W.,Schanz,U.,Sulem,C.:三维水波的调制机制和Davey–Stewartson系统。Ann.Inst.Henri Poincaré,美国安大略省。Non Linéaire非莱内尔14、615–667(1997)·Zbl 0892.76008号 ·doi:10.1016/S0294-1449(97)80128-X
[17] Craig,W.,Sulem,C.,Sulen,P.-L.:重力波的非线性调制:一种严格的方法。非线性5497–522(1992)·Zbl 0742.76012号 ·doi:10.1088/0951-7715/5/2/009
[18] Dingemans,M.W.:水波在不均匀底部的传播。第2部分:非线性波传播。高级服务。海洋工程,第13卷。《世界科学》,新加坡(1997年)·Zbl 0908.76002号
[19] K.O.弗里德里希斯:《浅水理论的推导》,附录:Stoker,J.J.:《破碎机和钻孔公式》。Commun公司。纯应用程序。数学。1, 1–87 (1948)
[20] Gallay,T.,Schneider,G.:单向长波的KP描述。模型案例。程序。爱丁堡皇家学会。,第节。A、 数学。131, 885–898 (2001) ·Zbl 1015.76015号 ·doi:10.1017/S0308210500001165
[21] Green,A.E.,Laws,N.,Naghdi,P.M.:关于水波理论。程序。英国皇家学会。,序列号。A 338,43–55(1974)·Zbl 0289.76010号 ·doi:10.1098/rspa.1974.0072
[22] Green,A.E.,Naghdi,P.M.:波浪在变深度水中传播方程的推导。J.流体力学。78, 237–246 (1976) ·Zbl 0351.76014号 ·doi:10.1017/S0022112076002425
[23] 井口,T.:毛细管重力波的长波近似和底部效应。Commun公司。部分差异。方程式32,37–85(2007)·Zbl 1136.35081号 ·doi:10.1080/03605300601088708
[24] 井口,T.:水波的浅水近似值。预打印·Zbl 1421.76020号
[25] Kadomtsev,B.B.,Petviashvili,V.I.:关于弱分散介质中孤立波的稳定性。苏联。物理。,多克。15539–541(1970年)·Zbl 0217.25004号
[26] 卡诺,T.:L’équation de Kadomtsev–Petviashvili approcrant les ondes longues de surface de L'eau enécoulement trois-dimmennel。图案和波浪。非线性微分方程的定性分析。学生数学。申请。,第18卷,431-444。荷兰北部,阿姆斯特丹(1986年)
[27] Kano,T.,Nishida,T.:《表面上的证明》(Sur les ondes de surface de l'eau avec une justification matique deséquations des ondes en eau peu profonde)。数学杂志。京都大学19,335–370(1979)·Zbl 0419.76013号
[28] Kano,T.、Nishida,T.:水面波Korteweg–de Vries方程和Boussinesq方程的数学证明。大阪J.数学。23, 389–413 (1986) ·兹比尔0627.6021
[29] Lannes,D.:水波方程的良好性。美国数学杂志。Soc.18605-654(2005)·Zbl 1069.35056号 ·doi:10.1090/S0894-0347-05-00484-4
[30] Lannes,D.:有限光滑符号和交换子的伪微分算子的夏普估计。J.功能。分析。232, 495–539 (2006) ·Zbl 1099.35191号 ·doi:10.1016/j.jfa.2005.07.003
[31] Bardos,C.,Fursikov,A.(编辑):与流体流动相关的模型中的不稳定性II。国际数学。序列号。,第7卷。施普林格(2008)·Zbl 1130.76004号
[32] Lannes,D.,Saut,J.-C.:弱横向Boussinesq系统和KP近似。非线性19,2853–2875(2006)·Zbl 1122.35114号 ·doi:10.1088/0951-7715/19/12/007
[33] Li,Y.A.:全水波问题的浅水近似。Commun公司。纯应用程序。数学。59, 1225–1285 (2006) ·Zbl 1169.76012号 ·doi:10.1002/cpa.20148
[34] Lindblad,H.:具有自由表面边界的不可压缩液体线性运动的良好性。Commun公司。纯应用程序。数学。56, 153–197 (2003) ·Zbl 1025.35017号 ·doi:10.1002/cpa.10055
[35] Lindblad,H.:具有自由表面边界的不可压缩液体运动的适定性。安。数学。(2) 162, 109–194 (2005) ·Zbl 1095.35021号 ·doi:10.4007/annals.2005.162.109
[36] Matsuno,Y.:有限深度流体表面重力波的非线性演化。物理学。修订稿。69, 609–611 (1992) ·Zbl 0968.76516号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.69.609
[37] Matsuno,Y.:不均匀底部表面重力波的非线性演化。J.流体力学。249, 121–133 (1993) ·Zbl 0783.76015号 ·doi:10.1017/S0022112093001107
[38] Nalimov,V.I.:柯西-泊松问题。晚餐喷溅。Sredy斯雷迪245、104–210(1974)·Zbl 0305.62048号
[39] Nicholls,D.,Reitich,F.:分析Dirichlet–Neumann算子的新方法。程序。爱丁堡皇家学会。,第节。A 1311411-1433(2001)·Zbl 1016.35030号 ·doi:10.1017/S0308210500001463
[40] Ovsjannikov,L.V.:浅水理论基础。架构(architecture)。机械。26, 407–422 (1974) ·兹比尔0283.76012
[41] Ovsjannikov,L.V.:Banach空间尺度下的Cauchy问题及其在浅水理论论证中的应用。In:申请。方法。功能。分析。问题。机械。(IUTAM/IMU-Symp.,马赛,1975年)。莱克特。数学笔记。,第503卷,426–437(1976)
[42] Paumond,L.:KP和Benney-Luke方程之间的严格联系。不同。积分等于。16, 1039–1064 (2003) ·Zbl 1056.76014号
[43] Schneider,G.,Wayne,C.E.:水波问题的长波极限。一: 零表面张力的情况。Commun公司。纯应用程序。数学。53, 1475–1535 (2000) ·Zbl 1034.76011号 ·doi:10.1002/1097-0312(200012)53:12<1475::AID-CPA1>3.0.CO;2伏
[44] Serre,F.:库仑量和变量的贡献率(Contribution a l’etude desécoulements permanents et variables dans les canaux)。La Houille Blanche 3,374–388(1953年)
[45] Shatah,J.,Zeng,C.:欧拉方程自由边界问题的几何和先验估计。预打印(http://arxiv.org/abs/math.AP/0608428)、Comm.Pure Appl.公司。数学。(出现)·Zbl 1174.76001号
[46] Su,C.-H.,Gardner,C.S.:Korteweg–de Vries方程及其推广。三: 推导Korteweg–de Vries方程和Burgers方程。数学杂志。物理学。10, 536–539 (1969) ·Zbl 0283.35020号 ·数字对象标识代码:10.1063/1164873
[47] Wright,J.D.:水波KdV近似值的修正。SIAM J.数学。分析。37, 1161–1206 (2005) ·Zbl 1093.76010号 ·doi:10.137/S0036141004444202
[48] Wu,S.:二维全水波问题在Sobolev空间中的适定性。发明。数学。130, 39–72 (1997) ·Zbl 0892.76009号 ·doi:10.1007/s002220050177
[49] Wu,S.:《三维美国数学杂志》中的全水波问题在Sobolev空间中的适定性。Soc.12445-495(1999)·Zbl 0921.76017号 ·doi:10.1090/S0894-0347-99-00290-8
[50] Yosihara,H.:有限深度不可压缩完美流体自由表面上的重力波。出版物。Res.Inst.数学。科学。第18页,第49页–第96页(1982年)·Zbl 0493.76018号 ·doi:10.2977/prims/1195184016
[51] Yosihara,H.:不可压缩理想流体的毛细重力波。数学杂志。京都大学23,649–694(1983)·Zbl 0548.76018号
[52] Zakharov,V.E.:深层流体表面有限振幅周期波的稳定性。J.应用。机械。技术物理。2, 190–194 (1968)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,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。