×

Boussinesq系统强解的有限时间奇异性形成。 (英文) Zbl 1462.35287号

摘要:作为我们工作的后续,作者[Commun.Pure Appl.Math.73,No.2,257-316(2020;Zbl 1442.76031号)]给出了Boussinesq方程的有限能量和Lipschitz连续速度场和密度((u0,rho0))的例子,它们在远离原点处是(C^ infty)-光滑的,并且属于Boussinesq方程的自然局部适定性类,其相应的局部解在有限时间内变得奇异。也就是说,虽然速度场梯度和密度的超范数在时间间隔(t在[0,1)上保持有限,但这两个量都变为无穷大,即(t向右箭头1)。关键是使用类似于[loc.cit.]中介绍的尺度变分解。证明包括三个部分:临界空间中Boussinesq方程的局部适定性,对属于这些临界空间的某些特殊无穷能量解的分析,以及确保能量有限性的截止参数。所有这些都是在空间域\({(x_1,x_2):x_1\ge\gamma|x_2|\}上完成的\)对于任何\(\gamma>0\),我们可以任意接近半空间情况。我们表明,在我们所看到的所有情况下,(2D)Euler方程都是全局适定的,因此奇异性不是来自域或数据缺乏光滑性,而是来自密度梯度的存在导致的涡度放大。可以想象,我们的方法可以用于在有限时间内奇异化的({mathbb{R}}^2_+)上产生有限能量(C^infty)解。

MSC公司:

35问题35 与流体力学相关的PDE
第31季度35 欧拉方程
35天35分 PDE的强大解决方案
35A01型 偏微分方程的存在性问题:全局存在、局部存在、不存在
35A02型 偏微分方程的唯一性问题:全局唯一性、局部唯一性、非唯一性
35B44码 PDE背景下的爆破
76B47码 不可压缩无粘性流体的涡流
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Bahouri,H.,Chemin,J.-Y.,Danchin,R.:傅里叶分析和非线性偏微分方程,《数学科学基本原理》第343卷。斯普林格,海德堡(2011)·Zbl 1227.35004号
[2] 克劳德·巴多斯;弗朗西斯科·迪·普林尼奥;Temam,Roger,平面非光滑凸域中的欧拉方程,J.Math。分析。申请。,407, 1, 69-89 (2013) ·Zbl 1306.35135号
[3] 比尔,JT;加藤,T。;Majda,A.,关于三维欧拉方程光滑解分解的评论,Commun。数学。物理。,94, 1, 61-66 (1984) ·Zbl 0573.76029号
[4] 阿拉巴马州贝尔托齐;Constantin,P.,《涡斑的全球规律》,Commun。数学。物理。,152, 1, 19-28 (1993) ·Zbl 0771.76014号
[5] Jean Bourgain;李栋,整数空间中不可压欧拉方程的强光滑性,Geom。功能。分析。,25, 1, 1-86 (2015) ·Zbl 1480.35316号
[6] 扎卡里·布拉德肖;蔡泰鹏,Navier-Stokes方程II的正向离散自相似解,Ann.Henri Poincaré,18,3,1095-1119(2017)·Zbl 1368.35204号
[7] 卡农,M。;Planchon,F.,({{r}}^3)中Navier-Stokes方程的自相似解,Commun。部分差异。Equ.、。,21, 1-2, 179-193 (1996) ·Zbl 0842.35075号
[8] 曹崇升;吴佳红,具有垂直耗散的二维各向异性Boussinesq方程的整体正则性,Arch。定额。机械。分析。,208, 3, 985-1004 (2013) ·Zbl 1284.35140号
[9] Chae,Donho,具有偏粘度项的2D Boussinesq方程的全局正则性,高级数学。,203, 2, 497-513 (2006) ·Zbl 1100.35084号
[10] Chae、Dongho;彼得·康斯坦丁(Peter Constantin);吴佳红,无粘SQG方程和三维欧拉方程中的变形和对称性,非线性科学杂志。,22, 5, 665-688 (2012) ·Zbl 1253.35109号
[11] Chae、Dongho;彼得·康斯坦丁(Peter Constantin);吴佳红,《不可压缩二维教学模型及其奇异性和二维Boussinesq方程的显式解》,J.Math。流体力学。,16, 3, 473-480 (2014) ·Zbl 1307.35213号
[12] Chae,东浩;Nam,Hee-Seok,Boussinesq方程的局部存在性和爆破准则,Proc。R.Soc.爱丁堡教派。A、 127、5、935-946(1997)·兹伯利0882.35096
[13] Childress,S。;格雷厄·勒利;明镜,EA;Young,WR,具有驻点形式的非定常二维Euler和Navier-Stokes解的爆破,J.流体力学。,203, 1-22 (1989) ·Zbl 0674.76013号
[14] Choi,K.,Hou,T.Y.,Kiselev,A.,Luo,G.,Sverak,V.,Yao,Y.:关于三维轴对称Euler方程一维模型的有限时间爆破。普通纯应用程序。数学。(2017) ·Zbl 1377.35218号
[15] Choi,Kyudong;亚历山大·基塞列夫(Alexander Kiselev);Yao,Yao,2D Boussinesq系统一维模型的有限时间爆破,Commun。数学。物理。,334, 3, 1667-1679 (2015) ·Zbl 1309.35072号
[16] 康斯坦丁,P。;松驰,PD;Majda,A.,三维涡度方程的简单一维模型,Commun。纯应用程序。数学。,38, 6, 715-724 (1985) ·Zbl 0615.76029号
[17] Constantin,Peter,《欧拉方程和非局部保守Riccati方程》,《国际数学》。Res.通知,9,455-465(2000)·Zbl 0970.76017号
[18] 彼得·康斯坦丁(Peter Constantin);Vicol,Vlad,耗散线性非局部算子和应用的非线性最大值原理,Geom。功能。分析。,22, 5, 1289-1321 (2012) ·Zbl 1256.35078号
[19] 丹钦,拉斐尔,关于不可压缩流体力学某些模型解的寿命的评论,Proc。美国数学。Soc.,141,6,1979-1993(2013)·Zbl 1283.35080号
[20] 拉斐尔·丹钦;Paicu,Marius,使用Yudovich类型数据的无粘Boussinesq系统的全球适配性问题,Commun。数学。物理。,290, 1, 1-14 (2009) ·Zbl 1186.35157号
[21] 拉斐尔·丹钦;Paicu,Marius,二维各向异性Boussinesq系统的全局存在性结果,数学。模型方法应用。科学。,21, 3, 421-457 (2011) ·Zbl 1223.35249号
[22] 弗朗西斯科·迪普利尼奥;Temam,Roger,Grisvard关于多边形域的移位定理(L^ infty)和Yudovich理论,SIAM J.Math。分析。,47, 1, 159-178 (2015) ·Zbl 1321.35047号
[23] Doering,Charles R.,Gibbon,J.D.:Navier-Stokes方程的应用分析。剑桥应用数学课本。剑桥大学出版社,剑桥(1995)·Zbl 0838.76016号
[24] E.渭南。;Shu,C-W,Boussinesq对流中的小尺度结构,物理学。流体,6,1,49-58(1994)·Zbl 0822.76087号
[25] Elgindi,Tarek M.:关于有界拉普拉斯函数的备注。arXiv:1605.05266(2016)
[26] 塔雷克·埃尔金迪。;Jeong,In-Jee,《关于平流和涡旋拉伸的影响》,Arch。定额。机械。分析。,235, 3, 1763-1817 (2020) ·Zbl 1434.35091号
[27] 塔雷克·埃尔金迪。;Jeong,In-Jee,流体中的对称性和临界现象,Commun。纯应用程序。数学。,73, 2, 257-316 (2020) ·兹比尔1442.76031
[28] Elgindi,Tarek M.,Masmoudi,Nader:对于流体动力学中出现的一些方程,病态会导致临界空间。arXiv:1405.2478(2014)
[29] 瑞利勋爵O.M.F.R.S.Lix。在水平流体层中的对流中,温度较高的流体位于底部。菲洛斯。Mag.32(192):529-546(1916)
[30] Gibbon,JD,《三维欧拉方程:我们站在哪里?》?,物理学。D、 237、14-17、1894-1904(2008)·Zbl 1143.76389号
[31] Grisvard,P.:非光滑域中的椭圆问题,数学专著和研究第24卷。皮特曼(高级出版计划),马萨诸塞州波士顿(1985)·兹伯利0695.35060
[32] 锡涅布哈萨尼亚;Hmidi,Taoufik,《关于具有粗略初始数据的无粘Boussinesq系统》,J.Math。分析。申请。,1977年8月2日,第430页(2015年)·Zbl 1319.35189号
[33] Hmidi,T。;Keraani,S。;Rousset,F.,具有临界耗散的Euler-Boussineq系统的全局适定性,Commun。部分差异。Equ.、。,36, 3, 420-445 (2011) ·Zbl 1284.76089号
[34] Hmidi、Taoufik;科拉尼、萨赫比;Rousset,Frédéric,具有临界耗散的Boussinesq-Navier-Stokes系统的全局适定性,J.Differ。Equ.、。,249, 9, 2147-2174 (2010) ·Zbl 1200.35228号
[35] Hoang,V.,Orcan-Ekmekci,B.,Radosz,M.,Yang,H.:Boussinesq方程二维模型的涡度控制爆破。ArXiv电子版(2016)·Zbl 1387.35066号
[36] 伊藤、津巴萨、三浦、Hideyuki、Yoneda、Tsuyoshi:带角域上二维欧拉流的涡度梯度增长。arXiv:1602.00815(2016)·Zbl 1346.35154号
[37] 贾浩;Sverak,Vladimir,《不可压缩三维Navier-Stokes方程在自然能量空间中是否局部适定?》?,J.功能。分析。,268, 12, 3734-3766 (2015) ·Zbl 1317.35176号
[38] 贾浩;Šverák,Vladimír,Navier-Stokes方程弱解和正向自相似解的局部空间估计,Invent。数学。,1961233-265(2014年)·Zbl 1301.35089号
[39] 基塞列夫,A。;Šverák,V.,《不可压缩二维欧拉方程解的小规模创建》,《数学年鉴》。,180, 3, 1205-1220 (2014) ·Zbl 1304.35521号
[40] 亚历山大·基塞列夫(Alexander Kiselev);Zlatoš,Andrej,某些有界区域上二维Euler方程的爆破,J.Differ。Equ.、。,259, 7, 3490-3494 (2015) ·Zbl 1319.35174号
[41] Lacave,Christophe,奇异域上二维不可压缩理想流的唯一性,SIAM J.Math。分析。,47, 2, 1615-1664 (2015) ·Zbl 1319.35175号
[42] 克利斯朵夫·拉卡夫;米欧特,伊芙琳;Wang,Chao,《带角区域上二维欧拉方程的唯一性》,印第安纳大学数学系。J.,63,6,1725-1756(2014)·兹伯利1319.35176
[43] Leray,Jean,Essai sur les movements plans d'un liquide visqueux emplissant l’espace,阿克塔。数学。,63, 193-248 (1934)
[44] 李金凯;Titi,Edriss S.,具有垂直耗散的二维Boussinesq方程的全局适定性,Arch。定额。机械。分析。,220, 3, 983-1001 (2016) ·Zbl 1336.35297号
[45] 罗、郭;Hou,Thomas Y.,三维轴对称欧拉方程的潜在奇异解,Proc。国家。阿卡德。科学。,111, 36, 12968-12973 (2014) ·Zbl 1431.35115号
[46] 罗、郭;Hou,Thomas Y.,《三维轴对称Euler方程的有限时间爆破:数值研究》,多尺度模型。模拟。,12, 4, 1722-1776 (2014) ·Zbl 1316.35235号
[47] 安德鲁·马吉达:《大气和海洋的偏微分方程和波导论》,《数学课程讲稿》第9卷。纽约大学数学科学学院,纽约(2003年)·Zbl 1278.76004号
[48] 马伊达、安德鲁·J·、贝尔托齐、安德里亚·L·:涡旋和不可压缩流,《剑桥应用数学教科书》第27卷。剑桥大学出版社,剑桥(2002)·Zbl 0983.76001号
[49] Marchioro,Carlo,Pulvirenti,Mario:不可压缩非粘性流体的数学理论,《应用数学科学》第96卷。Springer-Verlag,纽约(1994)·Zbl 0789.76002号
[50] 内卡斯,J。;Ruzicka,M。;Sverák,V.,《关于Navier-Stokes方程的Leray自相似解》,《数学学报》。,176, 2, 283-294 (1996) ·Zbl 0884.35115号
[51] 阿兰·普米尔(Alain Pumir);Siggia,Eric D.,轴对称Euler方程奇异解的发展,物理学。流体A,4,7,1472-1491(1992)·Zbl 0825.76121号
[52] 亚历杭德罗·萨里亚(Alejandro Sarria);吴佳红,无粘二维Boussinesq方程驻点解的爆破,J.Differ。Equ.、。,259, 8, 3559-3576 (2015) ·Zbl 1327.35044号
[53] Tao,Terence:三维欧拉方程拉格朗日修正的有限时间爆破。附件PDE,2(2):第9条,79(2016)·Zbl 1397.35181号
[54] 蔡泰鹏,关于满足局部能量估计的Navier-Stokes方程的Leray自相似解,Arch。理性力学。分析。,143,1,29-51(1998)·Zbl 0916.35084号
[55] 蔡泰鹏,Navier-Stokes方程的正演离散自相似解,Comm.Math。物理。,328, 1, 29-44 (2014) ·Zbl 1293.35218号
[56] 吴家宏:(2d)不可压缩Boussinesq方程。预打印
[57] 尤多维奇,VI,理想不可压缩流体的非静态流动,Z.Vycisl。Mat.i Mat.Fiz.公司。,3, 1032-1066 (1963) ·Zbl 0129.19402号
[58] 尤多维奇,V.I.:数学流体力学的十一大难题。莫斯克。数学。J.,3(2):711-737746。在弗拉基米尔·I·阿诺德65岁生日之际献给他(2003年)·Zbl 1061.76003号
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。