带群集耗散项的零压流方程的扰动黎曼问题
The Perturbed Riemann Problem for the Pressureless Euler Equations with a Flocking Dissipation
收稿日期: 2018-05-15
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Received: 2018-05-15
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作者简介 About authors
张庆玲 。
该文通过分析带群集耗散项的零压流方程初始波含狄拉克激波的波的相互作用,研究了其初值含三片常值和初值含狄拉克测度的两种扰动黎曼问题.当初值为三片常值时,通过广义Rankine-Hugoniot条件和广义熵条件,该文构造性地得到了整体解.进一步地,利用弱解的稳定性理论,通过分析初值为三片常值情形下解的结构并取极限,该文得到了初值含狄拉克测度的扰动黎曼问题的整体解.另外,在构造解的过程中,还引入了一种新的非经典解:狄拉克接触间断解.
关键词:
In this paper, the wave interactions involving the delta shock waves for the pressureless Euler equations with a flocking dissipation is considered and two kinds of perturbed Riemann problems are studied. The global existence of the generalzied solutions is obtained constructively by using the generalized Rankine-Hugoniot conditions and the entropy condition when the initial data are three piecewise constant states. By analyzing the global structure and the limit under the stability theory of weak solutions, the global soution for the delta inital data problem are constructively obtained. Moreover, a new kind of nonclassical wave -delta contact discontinuity has appeared in it.
Keywords:
本文引用格式
张庆玲, 巴英.
Zhang Qingling, Ba Ying.
1 引言
在本文中,我们考虑如下的非齐次零压流方程组
其中
本文中,为解决初值问题(1.1)–(1.2),我们首先考虑如下的扰动黎曼问题
本文安排如下:在第2部分,我们给出了本文的预备知识,并展示了模型(1.1)的黎曼解;在第3部分,我们首先分四种情形构造出了初值问题(1.1), (1.3)的整体解,然后令
2 预备知识
在这一部分,我们将考虑模型(1.1)含如下初值的黎曼问题
对于光滑解,模型(1.1)等价于
该方程组是非严格双曲的,具有两个相同的特征值
(2.2)式的特征方程为
因此,在特征线相交之前,沿着特征线
接下来,我们将分三种情形来构造模型(1.1)的黎曼解.
情形一
情形二
其中
情形三
定义2.1 为定义测度解,一个支集在光滑曲线
对任何的
定义2.2 假设
其中
则称它们是黎曼问题(1.1), (2.1)的
符号
在上述定义下,如果
其中
很容易证明,黎曼问题(1.1), (2.1)的形如(2.10)式的
和初值条件
这表示
下面我们来求解初值问题(2.11)–(2.12),假设
积分(2.11)式,并利用初值条件(2.12),我们得到
即
将(2.15)式两边乘以
即
将(2.16)式从
当
当
由熵条件(2.13)知,上式中只能取正号,即
综上可得
即
其中
从(2.11)和(2.14)式的第一个方程可得
所以,当
3 扰动黎曼问题
在这一部分,我们首先构造初值问题(1.1), (1.3)的整体解,然后令
情形3.1
根据
子情形3.1.1
对任何时刻
其中"
其中,
图 3.1
子情形3.1.2
子情形3.1.3
图 3.2
如果
情形3.2
在这种情形,当时间
这里
即
显然当
在
其中
此时,同解
最后,令
即
且满足广义Rankine-Hugoniot条件
和初值条件
这里
图 3.3
显然, (3.3)式等价于
利用初值条件(3.4),积分(3.5)式可得
消去
(3.7)式两边乘以
即
将(3.8)式从
当
当
结合(3.6)式中的第一个等式可知,上式中只能取正号,即
其中
由(3.6)式的第二个等式可得
综上可知,在此种情形下,初值问题(1.1), (1.2)具有形如(3.2)式的解,其中
如果
情形3.3
在这种情形,当时间
这里
即
显然,当
在
由情形3.2的分析可知,在
即
其中
令
其中,在曲线
和初值条件
类似于情形3.2,求解初值问题(3.16), (3.17)可得
图 3.4
综上可知,在此情形中,初值问题(1.1), (1.2)具有形如(3.15)式的解,其中
如果
情形3.4
由情形3.3的分析可知,对于初值问题(1.1), (1.3),在
在
其中
令
当
其中
当
其中
和初值条件
唯一确定,这里
图 3.5
如果
4 结论
综合第三部分结果,我们可以得到关于初值含
定理4.1 对于初值问题(1.1), (1.2),如果
本文的结果给出了研究初始波包含
参考文献
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