On the stabilization rate of periodic perturbations of equilibrium states for the one-dimensional Broadwell kinetic equation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper deals with a procedure for constructing solutions to the problem of stabilizing periodic perturbations of equilibrium states in the onedimensional Broadwell model. The solution procedure employs the Fourier method to solve the system of equations for the Fourier coefficients of the variables. In the Fourier transform space, the system reduces to a projection onto a single variable, enabling expression of the remaining Fourier coefficients $u_{k,l}$, $v_{k,l}$, $w_{k,l}$ through $z_{k,l}$ by using state equations.
The linearization of the $z$-projection plays a crucial role in studying the stabilization rate, representing in this case an integro-differential operator described in terms of the Paley–Wiener theorem. The discrepancy between the right and left sides of the one-dimensional system creates obstacles in the Fourier method when constructing annihilators of secular terms for the corresponding projection. These obstacles prevent obtaining solutions for arbitrary initial data describing periodic perturbations of the equilibrium position. It is established that the arising obstacles are identical for different projections.

About the authors

Georgiy A. Filippov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Author for correspondence.
Email: g.philippov@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-0054-1696
https://www.mathnet.ru/rus/person207698

Postgraduate Student; Dept. of Higher Mathematics

Russian Federation, 129337, Moscow, Yaroslavskoye sh., 26

References

  1. Boltzmann L. Lektsii po teorii gazov [Lectures on the Theory of Gases]. M., Gostekhizdat, 1956, 554 pp. (In Russian)
  2. Godunov S. K., Sultangazin U. M. On discrete models of the kinetic Boltzmann equation, Russian Math. Surveys, 1971, vol. 26, no. 3, pp. 1–56. DOI: https://doi.org/10.1070/RM1971v026n03ABEH003822.
  3. Sultanagazin U. M. Diskretnyye nelineynyye modeli uravneniya Bol’tsmana [Discrete Nonlinear Models of the Boltzmann Equation]. Alma-Ata, Nauka, 1985, 192 pp. (In Russian)
  4. Euler N., Steeb W.-H. Painlevé test and discrete Boltzmann equations, Australian J. Phys., 1989, vol. 42, no. 1, pp. 1–10. DOI: https://doi.org/10.1071/PH89000.
  5. Broadwell J. E. 401–414, J. Fluid Mech., 1964, vol. 19, no. 3. DOI: https://doi.org/10.1017/S0022112064000817.
  6. Vedenyapin V. V. Kineticheskiye uravneniya Bol’tsmana i Vlasova [Kinetic Boltzmann and Vlasov Equations]. Moscow, Fizmatlit, 2001, 112 pp. (In Russian)
  7. Radkevich E. V., Vasil’eva O. A., Dukhnovskii S. A. Local equilibrium of the Carleman equation, J. Math. Sci. (N. Y.), 2015, vol. 207, no. 2, pp. 296–323. EDN: WOEYSR. DOI: https://doi.org/10.1007/s10958-015-2373-x.
  8. Radkevich E. V. The existence of global solutions to the Cauchy problem for discrete kinetic equations, J. Math. Sci. (N. Y.), 2012, vol. 181, no. 2, pp. 232–280. EDN: PDKBIR. DOI: https://doi.org/10.1007/s10958-012-0683-9.
  9. Radkevich E. V. The existence of global solutions to the Cauchy problem for discrete kinetic equations. II, J. Math. Sci. (N. Y.), 2012, vol. 181, no. 5, pp. 701–750. EDN: PDLYGZ. DOI: https://doi.org/10.1007/s10958-012-0711-9.
  10. Vasil’eva O. A., Dukhnovskii S. A., Radkevich E. V. On the nature of local equilibrium in the Carleman and Godunov–Sultangazin equations, In: Proceedings of the Seventh International Conference on Differential and Functional-Differential Equations (Moscow, August 22–29, 2014). Part 3, CMFD, 60. Moscow, PFUR, 2016, pp. 23–81 (In Russian). EDN: PGBIKG.
  11. Radkevich E. V., Vasil’eva O. A., Filippov G. A. On stabilization rate of solutions of the Cauchy problem for the two-dimensional kinetic Broadwell equation with periodic initial data (a regular process), Eurasian J. Math. Comp. Appl., 2025 (to appear).
  12. Platonova K. S., Borovskih A. V. Group analysis of the one-dimensional Boltzmann equation. Invariants and the problem of moment system closure, Theoret. and Math. Phys., 2021, vol. 208, no. 3, pp. 1165–1181. EDN: KNHKSI. DOI: https://doi.org/10.1134/S0040577921090014.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Authors; Samara State Technical University (Compilation, Design, and Layout)

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».