三维带有衰减项的不可压缩磁流体力学方程组弱解与强解的研究
Study on Weak Solution and Strong Solution of Incompressible MHD Equations with Damping in Three-Dimensional Systems
Received: 2018-04-12
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论文研究了带有衰减项的磁流体力学方程组的柯西问题.当
关键词:
In this paper, the Cauchy problem of the MHD equations with damping is studied. When
Keywords:
本文引用格式
李凯, 杨晗, 王凡.
Li Kai, Yang Han, Wang Fan.
1 引言
本文研究了如下带有衰减项的不可压缩的磁流体力学方程组的柯西问题
这里
当
这篇文章的结构安排如下:第2节证明了方程组(1.1)的全局弱解在
2 弱解的存在性
本节将证明问题(1.1)的弱解的全局存在性,下面先给出弱解的定义.
定义2.1
(1)
(2)对于任意的
(3)
在(2.1)式中,
本节的主要结论由下面的定理2.1给出.
定理2.1 假设
并且
证 因为
并且
这里需要先得出一个对于
引理2.1 假设
证 将(2.4)式两端同时乘以
上式中用到结论:对于
再将上式在
引理2.1得证.
使用上面的引理2.1,通过一个标准的过程,容易得到逼近解
的全局存在性.然后使用文献[11]中定理2.2来证明
延拓之后的逼近解
其中
令
对(2.7)式和(2.8)式两端分别做Fourier变换得
对(2.9)式和(2.10)式两端分别同时乘以
对于任意
对于给定的
因此
对于
易得
由引理2.1中有
于是
容易从引理2.1中得到
由(2.13)–(2.18)式容易得到
对于任意给定的
因此
根据Parseval等式与引理2.1, (2.19)与(2.20)式右边第一个积分项关于
其中
同样地,当
由(2.19)–(2.23)式可知
根据引理2.1,存在着函数
而且存在着
3 局部强解的存在性和唯一性
本节将证明局部强解的存在性和唯一性.下面先给出强解的定义.
定义3.1 如果
那么
这里需要说明,类似于Navier-Stokes方程,如果
这一节的主要结论将由下面的定理给出.
定理3.1 假设
并且强解具有唯一性.
证 强解的存在性依赖于下面给出的这个先验估计.
引理3.1 若
其中
证 将方程组(1.1)中第一个方程乘以
对于(3.2)式不等号右边使用Hölder不等式和Young不等式可得
对于(3.3)式中的
类似于(3.4)和(3.5)式,可得
由(3.2)–(3.7)式可得
再将方程组(1.1)中第一个方程乘以
对于(3.9)式使用Hölder不等式和Young不等式,类似于(3.3)式,可得
对于(3.10)式使用Hölder不等式, Gagliardo-Nirenberg不等式和Young不等式.类似于(3.4)–(3.7)式,易得
最后用(3.8)式加上(3.11)式得
令
由(3.12)式可得
将(3.13)式带入(3.12)式,并关于
引理3.1得证.
现在证明定理3.1中强解的唯一性,假设在相同的初始条件下,同时存在着两个问题(1.1)的强解满足
其中
由(3.15)式减去(3.17)式,再令
由(3.16)式减去(3.18)式,再令
将(3.19)式加上(3.20)式可得
其中使用了结论:对于任意
由文献[8]可得
对于
对于
取
对(3.25)式使用Gronwall不等式,易得
参考文献
Inéquations en thermoélasticité et magnétohydrodynamique
,DOI:10.1007/BF00250512 [本文引用: 1]
Some mathematical questions related to the MHD equations
,DOI:10.1002/(ISSN)1097-0312 [本文引用: 1]
Weak and strong solutions for the incompressible Navier-Stokes equations with damping
,DOI:10.1016/j.jmaa.2008.01.041 [本文引用: 5]
On the uniqueness of strong solution to the incompressible Navier-Stokes equations with damping
,DOI:10.1016/j.jmaa.2010.11.019 [本文引用: 2]
Regularity and uniqueness for the 3D incompressible Navier-Stokes equations with damping
,DOI:10.1016/j.aml.2012.02.029 [本文引用: 2]
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