具退化扩散与非局部性聚集的KelleR-Segel方程

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本文考虑如下具有退化扩散与非局部聚集的Keller-Segel方程ut-△um+▽·(uB(u))=0,(x,t)∈Rd×R+,其中维数d≥3,B(u)=▽((-△)-β/2u),β∈[2,d],1<m<2-β/d.利用Riesz核Iβ(x)=1/γ(d,β)|x|β-d,γ(d,β)=πd/22βΓ(β/2)/Γ(d-β/2),B(u)可以表示为如下卷积形式B(u)=▽(Iβ*u)=-Sd,β∫Rdx-y/|x-y|d-β+2u(y)dy,其中Sd,β=d-β/γ(d,β)>0.本文研究模型解的性态,包括弱解的整体存在与唯一性,以及弱解的有限时刻blow-up.  全文分以下五个章节:  第一章简述模型的背景及研究现状.  第二章讨论在一般条件下模型解的性态.证明了对m∈(1,2-β/d),存在常数Cd,m>0,使得如果初值‖u0‖p<Cd,m,p=d(2-m)/β,那么弱解整体存在;如果初始自由能泛函满足F[u0]<0(蕴含‖u0‖p>Cd,m),那么弱解有限时刻blow-up.此外,还得到整体弱解的衰减估计.  第三章限制在指标范围m∈(2-2β/d+β,2-β/d)(C)(1,2-β/d)进一步讨论解的整体存在性与有限时刻blow-up,在该指标范围建立区分解整体存在与有限时刻blow-up的最佳临界.最佳临界的证明依赖于自由能泛函与HLS不等式之间的关系.  第四章讨论弱解的唯一性,利用最优传输方法,得到在Wasserstein距离意义下整体弱熵解的稳定性与唯一性.  第五章给出本文主要结果的总结以及未来工作的展望.
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