一维可压缩Navier-Stokes-Korteweg方程若干基本波的整体非线性稳定性

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本文研究如下拉格朗日坐标下一维非等熵的可压缩Navier-Stokes-Korteweg方程的柯西问题:{vt-vx=0vt+p(v,θ)x=(μ(v,θ)vx/v)x+Kx,(Cv-θ/2kθθv2x/v5)θt+p(v,θ)vx=((a)(v,θ)θx/v)x+μ(v,θ)u2x/v+F(1)(v,u,θ)(0,x)=(v0,u0,θ0)(x),(v,u,θ)(t,±∞)=(v±,u±,θ±)解的大时间行为.这里x∈R,t>0,未知函数分别是流体的比容v(x,t)>0、速度u(x,t)、温度θ(x,t)>0以及压强p(x,t),而μ(v,θ),k(v,θ),(a)(v,θ)分别表示粘性系数、毛细系数和热传导系数.Cv>0,v±>0,u±和θ±>0是给定的常数,且假定(v0,u0,θ0)(±∞)=(v±,u±,θ±).Korteweg应力张量K及非线性项F由下式给出:{K=-k(v,θ)vxx/v5+5k(v,θ)-vkv(v,θ)/2v6v2x-kθ(v,θ)vxθx/v5,(2)F=θkθvxuxx/v5+vkvθ(v,θ)-kθ(v,θ)/2v6θuxv2x在本文中,假设压强p(x,t)和常数Cv由下式给出:p(v,θ)=Rθ/v=Av-γexp(γ-1/Rs),Cv=R/γ-1,(3)其中s表示流体的熵,γ>1,A和R是正常数.  在γ-1和毛细系数k(v,θ)的一些小性假设下,利用基本能量方法结合Y.Kanel的技巧证明了Cauchy问题(1)的粘性接触波,以及由粘性接触波和两个稀疏波构成的复合波的整体非线性稳定性.这里整体稳定性是指初始扰动可以大.证明的关键在于得到流体比容v和温度θ的一致上、下界估计.  本文共分为五章.第一章主要介绍将要研究的问题及相关背景,同时给出本文的两个主要定理.第二章将给出一些重要引理,为之后定理的证明作铺垫.第三章将证明第一个主要定理1.1,即Cauchy问题(1)的粘性接触波的整体非线性稳定性.为证明它,首先作先验假设‖(θ-θ)(t)/√γ-1‖1≤N1,其中N1为某个正常数,再利用索伯列夫不等式得温度的上、下界,其次用能量估计结合Y.Kanel的技巧得出流体比容的上、下界.第四章将证明第二个主要定理1.2,即Cauchy问题(1)的由粘性接触波和稀疏波构成的复合波的整体非线性稳定性.其证明与第一个定理类似,区别在于要控制不同波族间的相互作用.第五章则是对全文的总结,并提出一些值得进一步研究的问题.
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