Метод траекторных аттракторов для диссипативных уравнений в частных производных с малым параметром

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель настоящего исследования — изучение предельного поведения траекторных аттракторов диссипативных уравнений и систем математической физики, зависящих от малого параметра, когда малый параметр стремится к нулю. Основное внимание уделено случаям, когда для предельного уравнения не выполнена или не доказана теорема единственности решения соответствующей начально-краевой задачи. Рассматриваются следующие задачи: аппроксимация 3D-системы Навье–Стокса с помощью α-модели Лерэ, усреднение комплексного уравнения Гинзбурга–Ландау в области с густой перфорацией, а также предел нулевой вязкости 2D-системы Навье–Стокса с экмановским трением. Методы. В данной работе используется метод траекторных динамических систем и траекторных аттракторов, который особенно эффективен при изучении сложных уравнений с частными производными, для которых не имеет место или не доказана теорема единственности решения соответствующей начально-краевой задачи. Результаты. Для всех рассмотренных задач получены предельные уравнения и доказана сходимость по Хаусдорфу траекторных аттракторов исходных уравнений к траекторным аттракторам предельных уравнений в подходящей топологии, когда малый параметр стремится к нулю. Заключение. В работе показано, что метод траекторных аттракторов весьма эффективен при исследовании диссипативных уравнений математической физики с малым параметром. Удается найти предельные уравнения и доказать сходимость траекторных аттракторов изучаемых уравнений к траекторным аттракторам предельных уравнений в соответствующей топологии, когда малый параметр стремится к нулю.  

Об авторах

Владимир Викторович Чепыжов

Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН

ORCID iD: 0000-0003-2472-8672
г. Москва, Большой Каретный переулок, д.19 стр. 1.

Список литературы

  1. Бабин А. В., Вишик М. И. Аттракторы эволюционных уравнений. М.: Наука, 1989. 296 с.
  2. Temam R. Infinite-Dimensional Dynamical Systems in Mechanics and Physics. 2nd ed. Applied Mathematical Sciences, vol. 68. New York: Springer-Verlag, 1997. 650 p. doi: 10.1007/978-1-4612-0645-3.
  3. Vishik M. I., Chepyzhov V. V. Attractors for Equations of Mathematical Physics. American Mathematical Society Colloquium Publications, vol. 49. Providence, R.I.: American Mathematical Society, 2002. 364 p.doi: 10.1090/coll/049.
  4. Sell G. R. Global attractors for the three-dimensional Navier–Stokes equations // J. Dyn. Diff. Eq. 1996. Vol. 8, no. 1. P. 1–33. doi: 10.1007/BF02218613.
  5. Chepyzhov V. V., Conti M., Pata V. A minimal approach to the theory of global attractors // Discrete and Continuous Dyn. Sys. 2012. Vol. 32, iss. 6. P. 2079–2088. doi: 10.3934/dcds.2012.32.2079.
  6. Chepyzhov V. V., Vishik M. I. Trajectory attractors for evolution equations // C. R. Acad. Sci. Paris. 1995. Vol. 321. Serie I. P. 1309–1314.
  7. Chepyzhov V. V., Vishik M. I. Evolution equations and their trajectory attractors // J. Math.Pures Appl. 1997. Vol. 76, no. 10. P. 913–964. doi: 10.1016/S0021-7824(97)89978-3.
  8. Вишик М. И., Чепыжов В. В. Траекторные аттракторы уравнений математической физики // УМН. 2011. Т. 66, № 4. С. 3–102.
  9. Lions J.-L. Quelques Methodes de Resolutions des Problemes aux Limites non Lineaires. Paris:Dunod, Gauthier-Villars, 1969. 554 p.
  10. Albritton D., Brue E., Colombo M. Gluing non-unique Navier-Stokes solutions // Ann. PDE. 2023. Vol. 9, no. 2. 17. doi: 10.1007/s40818-023-00155-8.
  11. Cheskidov A., Holm D. D., Olson E., Titi E. S. On Leray-α model of turbulence // Proceedings of the Royal Society a Mathematical Physical and Engineering Sciences. 2005. Vol. 461. P. 629–649. doi: 10.1098/rspa.2004.1373.
  12. Chepyzhov V. V., Titi E. S., Vishik M. I. On the convergence of solutions of the Leray-α model to the trajectory attractor of the 3D Navier–Stokes system // Discrete and Continuous Dyn. Sys. 2007. Vol. 17, no. 3. P. 33–52.
  13. Чепыжов В. В. Об аппроксимации траекторного аттрактора 3D системы Навье–Стокса различными α-моделями гидродинамики // Матем. сб. 2016. Т. 207, № 4. С. 143–172. doi: 10.4213/sm8549.
  14. Бекмаганбетов К.А., Чепыжов В.В., Чечкин Г.А. Об аттракторах уравнений реакции– диффузии в пористой ортотропной среде // Докл. РАН. Матем., информ., проц. упр. 2021. Т. 498. С. 10–15. doi: 10.31857/S2686954321030036.
  15. Pedlosky J. Geophysical Fluid Dynamics. New York: Springer, 1979. doi: 10.1007/978-1-4684-0071-7.
  16. Ilyin A. A., Patni K., Zelik S. V. Upper bounds for the attractor dimension of damped Navier–Stokes equations in R2 // Discrete and Continuous Dyn. Sys. 2016. Vol. 36. P. 2085–2102. doi: 10.3934/dcds.2016.36.2085.
  17. Rosa R. The global attractor for the 2D Navier–Stokes flow on some unbounded domains // Nonlinear Anal. 1998. Vol. 32, iss. 1. P. 71–85. doi: 10.1016/S0362-546X(97)00453-7.
  18. DiPerna R., Lions P. Ordinary differential equations, Sobolev spaces and transport theory // Invent. Math. 1989. Vol. 98. P. 511–547. doi: 10.1007/BF01393835.
  19. Boyer F., Fabrie P. Mathematical Tools for the Study of the Incompressible Navier-Stokes Equations and Related Models. Applied Mathematical Sciences, vol. 183. New York: Springer, 2013. 526 p. doi: 10.1007/978-1-4614-5975-0.
  20. Chepyzhov V. V., Ilyin A. A., Zelik S. V. Strong trajectory and global W1,p-attractors for the dampeddriven Euler system in R2 // Discrete Contin. Dyn. Syst. B. 2017. Vol. 22, iss. 5. P. 123–155. doi: 10.3934/dcdsb.2017109.
  21. Юдович В. И. Нестационарные течения идеальной несжимаемой жидкости // Ж. Выч. Мат. Физ. 1963. Т. 3. С. 1032–1066.
  22. Ильин А. А., Чепыжов В. В. О сильной сходимости аттракторов уравнений Навье–Стокса в пределе исчезающей вязкости // Матем. заметки. 2017. Т. 101, № 4. С. 635–639. doi: 10.4213/mzm11457.
  23. Chepyzhov V. V., Ilyin A. A., Zelik S. V. Vanishing viscosity limit for global attractors for the damped Navier-Stokes system with stress free boundary conditions // Physica D. 2018. Vol. 376–377. P. 31–38. doi: 10.1016/j.physd.2017.08.005.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».