Aperiodical isoperimetric planar homogenization with critical diameter: universal non-local strange term for a dynamical unilateral boundary condition

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

We study the asymptotic behavior of the solution to the diffusion equation in a planar domain, perforated by tiny sets of different shapes with a constant perimeter and a uniformly bounded diameter, when the diameter of a basic cell ε goes to 0. This makes the structure of the heterogeneous domain aperiodical. On the boundary of the removed sets (or the exterior to a set of particles, as it arises in chemical engineering), we consider the dynamic unilateral Signorini boundary condition containing a large-growth parameter β(ε). We derive and justify the homogenized model when the problem’s parameters take the “critical values”. In that case, the homogenized is universal (in the sense that it does not depend on the shape of the perforations or particles) and contains a “strange term” given by a non-linear, non-local in time, monotone operator H that is defined as the solution to an obstacle problem for an ODE operator. The solution of the limit problem can take negative values even if, for any ε, in the original problem, the solution is non-negative on the boundary of the perforations or particles.

Авторлар туралы

J. Diaz

Institute of Interdisciplinary Mathematics, Complutense University of Madrid

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: jidiaz@ucm.es
Испания, Madrid

T. Shaposhnikova

Lomonosov Moscow State University

Email: shaposh.tan@mail.ru
Ресей, Moscow

A. Podolskiy

Lomonosov Moscow State University

Email: avpodolskiy@yandex.ru
Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Bekmaganbetov K.A., Chechkin G.A., Chepyzov V.V. Attractors and a “strange term” in homogenized equation // Comptes Rendus Mecanique. 2020. V. 348. I. 5. P. 351–359.
  2. Cioranescu D., Murat F. Un terme étrange venu d’ailleurs // Nonlinear Part. Diff. Eq. Appl. 1982. V. 60. P. 98–138.
  3. Conca C., Murat F., Timofte C. A generalized strange term in Signorini’s type problems // ESAIM Math. Model. Numer. Anal. 2003. V. 57. I. 3. P. 773–805.
  4. Díaz J.I., Gómez-Castro D., Shaposhnikova T.A. Nonlinear Reaction-Diffusion Processes for Nanocomposites. Anomalous improved homogenization. Berlin. De Gruyter. 2021. P. 184. doi: https://doi.org/10.1515/9783110648997
  5. Díaz J.I., Podolskiy A.V., Shaposhnikova T.A. Unexpected regionally negative solutions of the homogenization of Poisson equation with dynamic unilateral boundary conditions: critical symmetric particles. // Rev. Real Acad. Cienc. Exactas Fis. Nat. Ser. A-Mat. 2023. V. 118. I. 9. https://doi.org/10.1007/s13398-023-01503-w
  6. Díaz J.I., Shaposhnikova T.A., Zubova M.N. A strange non-local monotone operator arising in the homogenization of a diffusion equation with dynamic nonlinear boundary conditions on particles of critical size and arbitrary shape // EJDE. 2022. V. 2022, No. 52, P. 1–32.
  7. Подольский А.В., Шапошникова Т.А. Усреднение параболического уравнения в перфорированной области с односторонним динамическим граничным условием: критический случай. Современная математика. Фундаментальные направления. Т. 68, № 4 (2022), С. 671–685.
  8. Jager W., Neuss-Radu M., Shaposhnikova T.A. Homogenization of a variational inequality for the Laplace operator with nonlinear restriction for the flux on the interior boundary of a perforated domain // Nonlinear Anal. Real World Appl. 2014. V. 15. P. 367–380.
  9. Sandrakov G. Homogenization of variational inequalities with the Signorini condition on perforated domains. // Doklady Mathematics. 2004. V. 70. No. 3. P. 941–944.
  10. Oleinik O.A., Shaposhnikova T.A. On homogenization problem for the Laplace operator in partially perforated domains with Neumann’s condition on the boundary of cavities // Rend. Mat. Acc. Lincei. 1995. V. 6. S. 9. P. 133–142.
  11. Пастухова С.Е. Усреднение смешанной задачи с условием Синьорини для эллиптического оператора в перфорированной области // Матем. сб. 2001. Т. 192. № 2. C. 87–102. https://doi.org/10.4213/sm544
  12. Anguiano M. Existence, uniqueness and homogenization of nonlinear parabolic problems with dynamical boundary conditions in perforated media. // Mediterr. J. Math. 2020. V. 17. No. 1. P. 1–22.
  13. Timofte C. Parabolic problems with dynamical boundary conditions in perforated media // Math. Model. Anal. 2003. V. 8. P. 337–350.
  14. Перес Е., Шапошникова Т.А., Зубова М.Н. Задача усреднения в области, перфорированной мелкими изопериметрическими полостями с нелинейным краевым условием третьего типа на их границе // Доклады Академии Наук. 2014. Т. 457. № 5. C. 520–525. doi: 10.7868/S086956521423008X
  15. Díaz J.I., Gómez-Castro D., Timofte C. The effectiveness factor of reaction-diffusion equations: homogenization and existence of optimal pellet shapes // Journal of Elliptic and Parabolic Equations. 2016. V. 2. I. 1. P. 119–129.
  16. Caffarelli L.A., Mellet A. Random homogenization of an obstacle problem // Ann. l’Institut Henri Poincare Anal. Non Lineaire. 2009. V. 26. I. 2. P. 375–395.
  17. Wang W., Duan J. Homogenized Dynamics of Stochastic Partial Differential Equations with Dynamical Boundary Conditions // Commun. Math. Phys. 2007. V. 275. P. 163–186.
  18. Борисов Д.И., Мухаметрахимова А.И. Равномерная сходимость и асимптотики для задач в областях с мелкой перфорацией вдоль заданного многообразия в случае усредненного условия Дирихле // Матем. сб. 2021. Т. 212. № 8. C. 33–88.
  19. Лионс Ж.Л. Некоторые методы решения нелинейных краевых задач. М.: Мир, 1972. 587 с.
  20. Evans L.C. Partial Differential Equations. AMS, 2010. 749 p.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Russian Academy of Sciences, 2024

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».