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具有大球对称初始数据的可压缩Euler-Poisson方程的整体解。 (英语) Zbl 07836773号

摘要:我们关注具有大球对称初始数据的可压缩气体恒星和等离子体的多维Euler-Poisson方程有限能量解的整体存在性理论。其中一个主要的挑战是当波向原点径向向内移动时,尤其是在气态恒星的自持引力场下,波的增强。一个基本的未解决问题是全局解的密度是否在原点形成德尔塔测度(即浓度)。为了解决这个问题,我们开发了一种新的方法来构造近似解,将其作为可压缩Navier-Stokes-Poisson方程自由边界问题的解,该方程具有一类经过仔细调整的退化密度相关粘度项,从而可以获得具有大球对称初始数据的可压缩Euler-Poisson方程相应整体解的近似解的严格收敛性证明。尽管密度可能在某个时间在原点附近爆炸,但已证明,在所考虑的物理状态下,气态恒星和等离子体的可压缩Euler-Poisson方程的有限能量解的消失粘度极限中,时空中没有形成δ测度(即浓度)。
©2023作者。纯数学与应用数学交流由Courant Institute of Mathematics and Wiley期刊有限责任公司出版。

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参考文献:

[1] D.Bresch和B.Desjardins,《关于粘性浅水方程(圣维南模型)和准地转极限》,C.R.Math。阿卡德。科学。巴黎335(2002),1079-1084·兹比尔1032.76012
[2] D.Bresch和B.Desjardins,Korteweg型扩散毛细管模型,C.R.Math。阿卡德。科学。巴黎,Mécanique332(2004),881-886·Zbl 1386.76070号
[3] D.Bresch和B.Desjardins,关于粘性可压缩和导热流体的Navier‐Stokes方程整体弱解的存在性,J.Math。Pures Appl.87(2007),57-90·Zbl 1122.35092号
[4] D.Bresch、B.Desjardins和C.K.Lin,《关于一些可压缩流体模型:Korteweg、润滑和浅水系统》,Comm.Partial Diff.Eqs.28(2003),843-868·Zbl 1106.76436号
[5] S.Chandrasekhar,《恒星结构研究导论》,芝加哥大学出版社,芝加哥,1938年。
[6] 总质量。Chen,等熵气体动力学Lax‐Friedrichs方案的收敛性。三、 数学学报。科学。6B(1986),第75-120页。中文翻译:等熵气体动力学方程组Lax‐Friedrichs格式的收敛性。三、 数学学报。科学。8A(1988),243-276(中文)。
[7] 总质量。Chen和M.Feldman,《冲击反射衍射和冯·诺依曼猜想的数学》,研究专著,《数学研究年鉴》,第197卷,普林斯顿大学出版社,2018年·Zbl 1403.35001号
[8] 总质量。Chen和M.Perepelista,Navier‐Stokes方程对可压缩流体流动Euler方程的消失粘度极限,Comm.Pure Appl。数学63(2010),1469-1504·Zbl 1205.35188号
[9] 总质量。Chen和M.Perepelista,具有球对称性和大初始数据的可压缩Euler方程的消失粘度极限解,Commun。数学。Phys.338(2015),771-800·Zbl 1323.35136号
[10] 总质量。Chen和M.Schrecker,跨声速喷管和球对称流动的可压缩Euler方程的消失粘度法,Arch。定额。机械。分析229(2018),1239-1279·Zbl 1406.35245号
[11] 总质量。Chen和D.‐H。Wang,具有热扩散和阻尼松弛的可压缩Euler‐Poisson流体奇异性的形成,J.Differ。等式144(1998),44-65·Zbl 0914.35102号
[12] 总质量。Chen和Y.Wang,具有大球对称性和正远场密度初始数据的可压缩Euler方程的整体解,Arch。定额。机械。分析243(2022),1699-1771·Zbl 1508.35048号
[13] D.Coutand和S.Shkoller,物理真空中移动边界三维可压缩Euler方程在光滑函数空间中的适定性,Arch。定额。机械。《2006年分析》(2012),515-616·Zbl 1257.35147号
[14] R.Courant和K.O.Friedrichs,《超音速流动和激波》,斯普林格-弗拉格出版社,纽约,1962年。
[15] C.M.Dafermos,连续统物理学中的双曲守恒定律,施普林格-弗拉格出版社,柏林,2016年·Zbl 1364.35003号
[16] X.Ding,G.‐Q。Chen和P.Luo,等熵气体动力学Lax‐Friedrichs方案的收敛性I,II。数学学报。科学。5B(1985),415-432,433-472。中文翻译:等熵气体动力学方程组的Lax‐Friedrichs格式的收敛I.数学学报。科学。(中文),7A(1987),467-480;二、。数学学报。科学。(中文),8A(1988),61-94。
[17] X.Ding,G.‐Q。Chen和P.Luo,气体动力学等熵系统分数阶Lax‐Friedrichs格式和Godunov格式的收敛性,Commun。数学。《物理学》第121卷(1989年),第63-84页·Zbl 0689.76022号
[18] R.J.DiPerna,等熵气体动力学粘度法的收敛性,Commun。数学。《物理学》91(1983),1-30·Zbl 0533.76071号
[19] Q.Duan和H.‐L。Li,气态恒星可压缩Navier‐Stokes‐Poisson系统弱解的整体存在性,J.Differ。等式259(2015),5302-5330·Zbl 1326.35264号
[20] B.Ducomet、E.Feireisl、H.Petzeltova和I.Straškraba,可压缩正压自引力流体的全局时间弱解,离散Contin。动态。系统11(2004),113-130·Zbl 1080.35068号
[21] E.Feireisl、A.Novotny和H.Petzeltova,关于等熵可压缩流体Navier-Stokes方程全局定义弱解的存在性,J.Math。《流体力学》3(2001),358-392·Zbl 0997.35043号
[22] C.‐C。Fu和S.‐S。Lin,《关于球对称等熵运动中气态恒星坍缩的临界质量》,日本工业大学。申请。数学.15(1998),461-469·Zbl 0913.35108号
[23] D.Gilbarg,一维激波层的存在和极限行为,Amer。J.Math.73(1951),256-274·Zbl 0044.21504号
[24] P.Goldreich和S.Weber,同源坍缩恒星核心,天体物理学。J.238(1980),991-997。
[25] C.M.I.O.Guès、G.M.ètiver、M.Williams和K.Zumbrun,多维Euler冲击的Navier‐Stokes正则化,《科学年鉴》。埃科尔规范。补充(4)39(2006),75-175·Zbl 1173.35082号
[26] 郭永明,(mathbb{R}^{3+1})中Euler‐Poisson系统的大范围光滑无旋流,Commun。数学。《物理学》195(1998),249-265·Zbl 0929.35112号
[27] Y.Guo、M.Hadć和J.Jang,牛顿恒星的持续引力坍缩,Arch。定额。机械。分析239(2021),431-552·Zbl 1503.85001号
[28] Y.Guo,M.Hadíić和J.Jang,Larson‐Penston自相似引力坍缩,Commun。数学。《物理学》386(2021),1551-1601·Zbl 1482.35228号
[29] Y.Guo、A.D.Ionescu和B.Pausader,《三维欧拉-麦克斯韦双流体系统的全球解决方案》,《数学年鉴》183(2016),第377-498页·Zbl 1345.35075号
[30] Y.Guo和B.Pausader,Euler‐Poisson系统中的全局平滑离子动力学,Commun。数学。《物理学》第303卷(2011年),第89-125页·Zbl 1220.35129号
[31] 郭振华,久庆生,辛振新,粘性系数依赖于密度的球对称等熵可压缩流,SIAM J.Math。分析39(2008),1402-1427·Zbl 1151.35071号
[32] M.Hadćić和J.Jang,径向对称临界质量Euler‐Poisson系统膨胀恒星解的非线性稳定性,Comm.Pure Appl。数学71(2018),827-891·Zbl 1390.35246号
[33] M.Hadžić和J.Jang,Euler‐Poisson系统的一类全局解,Commun。数学。《物理学》第370卷(2019年),第475-505页·Zbl 1471.85002号
[34] 黄福明,王志明,等温气体动力学粘度解的收敛性,SIAM J.Math。分析34(2002),595-610·Zbl 1036.35129号
[35] D.Hoff,具有多方状态方程和不连续初始数据的可压缩粘性流体多维流动的整体解的强收敛性,Arch。定额。机械。分析132(1995),1-14·Zbl 0836.76082号
[36] D.Hoff和T.‐P。Liu,印第安纳大学数学系可压缩等熵流Navier‐Stokes方程的无粘极限,冲击数据。J.38(1989),861-915·Zbl 0674.76047号
[37] P.H.Hugoniot,《关于军队和公共部门运动传播的Mèmoire》,巴黎理工学院第2期,58页(1889年),1-125页。
[38] A.D.Ionescu和B.Pausader,二维欧拉-泊松系统:恒定平衡解的全局稳定性,国际数学。Res.不。IMRN4(2013),761-826·Zbl 1320.35270号
[39] J.Jang,粘性气体恒星动力学的局部适定性,Arch。定额。机械。分析195(2010),797-863·Zbl 1197.35294号
[40] J.Jang和N.Masmoudi,物理真空中可压缩Euler方程的适定性,Comm.Pure Appl。数学68(2015),61-111·Zbl 1317.35185号
[41] 蒋S.和张P.,关于可压缩等熵Navier‐Stokes方程的球对称解,Commun。数学。《物理学》第215卷(2001年),第559-581页·Zbl 0980.35126号
[42] T.Kobayashi和T.Suzuki,Navier‐Stokes‐Poisson方程的弱解,高级数学。科学。申请18(2008),141-168·Zbl 1162.35002号
[43] H.H.Kong和H.‐L。Li,三维球对称可压缩Navier‐Stokes‐Poisson方程的自由边值问题,Z.Angew。数学。《物理学》第68卷(2017年),第21期,第34页·Zbl 1365.35122号
[44] P.D.Lax,《冲击波和熵》,《对功能分析的贡献》,E.A.Zarantonello(编辑)(编辑),学术出版社,纽约,1971年,第603-634页·Zbl 0268.35014号
[45] P.LeFloch和M.Westdickenberg,具有几何效应的等熵Euler方程的有限能量解,J.Math。Pures Appl.88(2007),386-429·Zbl 1188.35150号
[46] Z.Lei和X.M.Gu,具有物理真空的三维可压缩Euler‐Poisson方程的局部适定性,J.Math。Pures应用程序。(9)105 (2016), 662-723. ·Zbl 1346.35159号
[47] J.Li和Z.Xin,具有简并粘度的正压可压缩Navier‐Stokes流弱解的整体存在性,arXiv Preprint,arXiv:1504.06826v1。
[48] 总高度。Li和D.‐H。王,可压缩流体流动欧拉方程解的爆破现象,J.Differ。等式22(2006),91-101·Zbl 1083.76051号
[49] E.H.Lieb和M.Loss,《分析》,第二版,《数学研究生》,14,美国数学学会,普罗维登斯,2001年·Zbl 0966.26002号
[50] S.‐S.公司。林,气态恒星在球对称运动中的稳定性,SIAM J.Math。《分析》28(1997),539-569·兹比尔0871.35012
[51] P.L.Lions,《流体动力学数学主题2:可压缩模型》,牛津科学出版社,牛津,1998年·兹比尔0908.76004
[52] P.L.Lions、B.Perthame和P.Souganidis,欧拉和拉格朗日坐标系下等熵气体动力学双曲系熵解的存在性和稳定性,Comm.Pure Appl。数学49(1996),599-638·Zbl 0853.76077号
[53] P.L.Lions、B.Perthame和E.Tadmor,等熵气体动力学和P‐系统的动力学公式,Commun。数学。《物理学》第163卷(1994年),第415-431页·Zbl 0799.35151号
[54] T.Luo、Z.Xin和H.Zeng,关于粘性气体恒星问题Lane‐Emden解的非线性渐近稳定性,《高级数学》291(2016),90-182·Zbl 1344.35150号
[55] T.Luo、Z.Xin和H.Zeng,具有退化密度依赖粘度的粘性气体星问题Lane‐Emden解的非线性渐近稳定性,Commun。数学。《物理学》第347卷(2016年),第657-702页·Zbl 1351.35227号
[56] T.Luo、Z.Xin和H.Zeng,带或不带自重的三维可压缩Euler方程物理真空运动的适定性,Arch。定额。机械。分析213(2014),763-831·Zbl 1309.35065号
[57] M.Okada和T.Makino,粘性气体球对称运动方程的自由边值问题,日本J.Ind.Appl。数学10(1993),219-235·Zbl 0783.76082号
[58] 马基诺,关于气态恒星演化方程的局部存在定理,模式和波,数学研究。申请。,第18卷,北荷兰,阿姆斯特丹,1986年,第459-479页·Zbl 0623.35058号
[59] T.Makino,气态恒星演化欧拉-泊松方程的爆破解,输运理论统计。《物理学》第21卷(1992年),第615-624页·Zbl 0793.76069号
[60] T.Makino,《关于固体球周围自引力等熵气体的球对称运动》,非线性进化偏微分方程,高等数学中的AMS/IP研究,第3卷,AMS,普罗维登斯,1997年,第543-546页·Zbl 0885.35099号
[61] A.Matsumura和T.Nishida,粘性和导热气体运动方程的初值问题,Publ。Res.Inst.数学。科学.20(1980),67-104·Zbl 0429.76040号
[62] A.Mellet和A.Vasseur,关于正压可压缩Navier‐Stokes方程,Comm.偏微分方程32(2007),431-452·Zbl 1149.35070号
[63] F.Merle、P.Raphael、I.Rodnianski和J.Szeftel,《关于可压缩流体的内爆》,I:光滑自相似无粘剖面,数学年鉴。196(2022),第2期,567-778;二: 奇点形成,数学年鉴。196(2022),第2期,779-889·Zbl 1497.35385号
[64] F.Murat,Compacitépar compensation,Ann.Scuola Norm。比萨科学院院长。财政部。材料5(1978),489-507·Zbl 0399.46022号
[65] W.J.M.Rankine,《有限纵向扰动波的热力学理论》,Phi。变速器。伦敦皇家学会1870(1960),277-288。
[66] L.Rayleigh(Strutt J.W.),有限振幅的空中平面波,Proc。伦敦皇家学会84A(1910),247-284。
[67] S.Rosseland,《变星的脉动理论》,多佛出版公司,纽约,1964年。
[68] M.Schrecker,多维可压缩等熵Euler方程的球对称解,Trans。阿默尔。数学。Soc.373(2020),727-746·Zbl 1431.35116号
[69] G.G.斯托克斯,《论声音理论中的一个难题》。【哲学杂志33(1848),349-356;数学和物理论文,第二卷,剑桥大学出版社,剑桥,1883年】。冲击压缩科学经典论文,71-79。凝结物质的高压冲击压缩,Springer‐Verlag,纽约,1998年。
[70] L.Tartar,补偿紧性和偏微分方程的应用,数学、非线性分析和力学研究笔记,Herriot‐Watt专题讨论会,第4卷,皮特曼出版社,1979年·Zbl 0437.35004号
[71] A.Vasseur和C.Yu,三维退化可压缩Navier‐Stokes方程整体弱解的存在性,发明。数学206(2016),935-974·Zbl 1354.35115号
[72] G.B.Whitham,《线性和非线性波浪》,威利出版社,纽约,1974年·兹比尔0373.76001
[73] J.‐J。肖,球对称欧拉-泊松系统的整体弱熵解,数学。模型方法应用。科学26(2016),1689-1734·Zbl 1351.35151号
[74] Z.Xin,可压缩等熵气体一维Navier‐Stokes方程的稀疏波零耗散极限,Comm.Pure Appl。数学46(1993),621-665·兹比尔0804.35108
[75] T.Zhang和D.Y.Fang,具有退化粘性系数的球对称Navier-Stokes‐Poisson系统的整体行为,Arch。定额。机械。分析191(2009),195-243·Zbl 1161.76051号
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