Asymptotics of eigenvalues and eigenfunctions of the Dirichlet problem in thin spatial network with nodules

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

We perform homogenization of a thin spatial network of quantum waveguides with small nodules (the Dirichlet problem for the Laplace operator). In contrast to a problem with the Neumann boundary
condition, the low-frequency but situated far away from the coordinate origin range of the
spectrum of the Dirichlet problem is characterized by localization of the corresponding
eigenfunctions near angular joints of ligaments or at the ligaments themselves in accordance with
distribution of eigenvalues in the discrete spectra (surely non-empty) of model problems
in junctions of semi-infinite cylindrical quantum waveguides of various shapes. The behavior of eigenvalues and eigenfunctions in the mid-frequency range of the spectrum depend crucially on
the phenomenon of threshold resonances in the above-mentioned junctions as well as the relation
between small parameters, namely, the period of distribution of the nodules and their diameter,
comparable in order but bigger than diameter of the ligaments. We consider concrete cases
of rectangular and circular cross-sections and formulate open questions.

作者简介

Sergei Nazarov

Institute of Problems of Mechanical Engineering, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg

Email: srgnazarov@yahoo.co.uk; srgnazarov108@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8552-1264
Scopus 作者 ID: 35616414800
Researcher ID: N-3503-2015
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

参考

  1. P. Exner, H. Kovar̆ik, Quantum waveguides, Theoret. Math. Phys., 22, Springer, Cham, 2015, xxii+382 pp.
  2. P. G. Ciarlet, Plates and junctions in elastic multi-structures. An asymptotic analysis, Rech. Math. Appl., 14, Masson, Paris; Springer-Verlag, Berlin, 1990, viii+215 pp.
  3. D. Cioranescu, J. Saint Jean Paulin, Homogenization of reticulated structures, Appl. Math. Sci., 136, Springer-Verlag, New York, 1999, xx+346 pp.
  4. W. G. Mazja, S. A. Nasarow, B. A. Plamenewski, Asymptotische Theorie elliptischer Randwertaufgaben in singulär gestörten Gebieten, v. 1, Math. Lehrbucher und Monogr., 82, Akademie-Verlag, Berlin, 1991, 432 pp.
  5. G. Panasenko, Multi-scale modelling for structures and composites, Springer, Dordrecht, 2005, xiv+398 pp.
  6. O. Post, Spectral analysis on graph-like spaces, Lecture Notes in Math., 2039, Springer, Heidelberg, 2012, xvi+431 pp.
  7. G. P. Panasenko, “Asymptotic analysis of bar systems. I”, Russian J. Math. Phys., 2:3 (1994), 325–352
  8. P. Exner, O. Post, “Convergence of spectra of graph-like thin manifolds”, J. Geom. Phys., 54:1 (2005), 77–115
  9. D. Grieser, “Spectra of graph neighborhoods and scattering”, Proc. Lond. Math. Soc. (3), 97:3 (2008), 718–752
  10. G. Leugering, S. A. Nazarov, A. S. Slutskij, J. Taskinen, “Asymptotic analysis of a bit brace shaped junction of thin rods”, ZAMM Z. Angew. Math. Mech., 100:1 (2020), e201900227, 11 pp.
  11. S. A. Nazarov, “The Navier–Stokes problem in thin or long tubes with periodically varying cross-section”, ZAMM Z. Angew. Math. Mech., 80:9 (2000), 591–612
  12. S. Čanic, A. Mikelic, “Effective equations modeling the flow of a viscous incompressible fluid through a long elastic tube arising in the study of blood flow through small arteries”, SIAM J. Appl. Dyn. Syst., 2:3 (2003), 431–463
  13. G. Panasenko, K. Pileckas, “Asymptotic analysis of the nonsteady viscous flow with a given flow rate in a thin pipe”, Appl. Anal., 91:3 (2012), 559–574
  14. D. S. Jones, “The eigenvalues of $nabla^2u+lambda u=0$ when the boundary conditions are given on semi-infinite domains”, Proc. Cambridge Philos. Soc., 49:4 (1953), 668–684
  15. S. Molchanov, B. Vainberg, “Scattering solutions in networks of thin fibers: small diameter asymptotics”, Comm. Math. Phys., 273:2 (2007), 533–559
  16. K. Pankrashkin, “Eigenvalue inequalities and absence of threshold resonances for waveguide junctions”, J. Math. Anal. Appl., 449:1 (2017), 907–925
  17. D. V. Evans, M. Levitin, D. Vassiliev, “Existence theorems for trapped modes”, J. Fluid Mech., 261 (1994), 21–31
  18. F. Rellich, “Über das asymptotische Verhalten der Lösungen von $Delta u+lambda u=0$ in unendlichen Gebieten”, Jahresber. Dtsch. Math.–Ver., 53:1 (1943), 57–65
  19. P. Exner, P. Šeba, P. Štoviček, “On existence of a bound state in an $L$-shaped waveguide”, Czech J. Phys., 39:11 (1989), 1181–1191
  20. S. A. Nazarov, A. V. Shanin, “Trapped modes in angular joints of 2D waveguides”, Appl. Anal., 93:3 (2014), 572–582
  21. M. Dauge, Y. Lafranche, T. Ourmières-Bonafos, “Dirichlet spectrum of the Fichera layer”, Integral Equations Operator Theory, 90:5 (2018), 60, 41 pp.
  22. M. Vanninathan, “Homogenization of eigenvalue problems in perforated domains”, Proc. Indian Acad. Sci. Math. Sci., 90:3 (1981), 239–271
  23. T. A. Mel'nyk, “Vibrations of a thick periodic junction with concentrated masses”, Math. Models Methods Appl. Sci., 11:6 (2001), 1001–1027
  24. S. A. Nazarov, M. E. Perez, “On multi-scale asymptotic structure of eigenfunctions in a boundary value problem with concentrated masses near the boundary”, Rev. Mat. Complut., 31:1 (2018), 1–62
  25. W. Kirsch, B. Simon, “Comparison theorems for the gap of Schrödinger operators”, J. Funct. Anal., 75:2 (1987), 396–410
  26. E. B. Daners, B. Simon, “Ultracontractivity and the heat kernel for Schrödinger operators and Dirichlet Laplacians”, J. Funct. Anal., 59:2 (1984), 335–395
  27. M. Sh. Birman, T. A. Suslina, “Two-dimensional periodic Pauli operator. The effective masses at the lower edge of the spectrum”, Mathematical results in quantum mechanics (Prague, 1998), Oper. Theory Adv. Appl., 108, Birkhäuser Verlag, Basel, 1999, 13–31

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Nazarov S.A., 2025

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».