带inflow边界条件的Landau方程解的性态研究
The Landau Equation with Inflow Boundary Condition in a Finite Channel
Received: 2019-10-15
Fund supported: |
|
作者简介 About authors
刘莉萍,E-mail:
杨航,E-mail:
该文研究有限管道上Landau方程的inflow边值问题.在该文中引入了一个新的函数空间,它的主要特征是在空间变量法向方向具有较低的正则性.该文的主要目的是用能量估计的方法,证明Landau方程在一个新的具有一定正则性的函数空间中存在全局唯一解,此外还得到了解的大时间性态以及解沿切向方向的正则性传播.
关键词:
This paper is concerned with the inflow boundary value problem of the Landau equation in a finite channel. Based on an elementary energy method, a global strong solution is established for the corresponding problem in a new function space which has mild regularity in normal direction. Moreover, the large time behaviors and the regularity propagation of the solution are also obtained.
Keywords:
本文引用格式
刘莉萍, 杨航, 马璇.
Liu Liping, Yang Hang, Ma Xuan.
1 引言与主要结论
本文研究了下列Landau方程的初边值问题
给定初值条件
及inflow边界条件
其中
Landau碰撞核
其中
考虑方程(1.1)下述形式的解
因此,关于扰动
初始值满足
相应的,关于扰动
方程(1.4)中有
其中
目前Landau方程在
在本文中
定义指标
定义指标集
在本文中,若无特殊说明,通常符号
对于任意
定义速度权函数
并且参数
定义参数
记
定义速度加权
和
定义加权总能量泛函和能量耗散泛函分别为
和
并且当
本文的主要结论如下.
定理1.1 设
成立.假设
定理1.2(沿空间变量
成立.
2 非线性项估计
本节主要讨论了非线性项
引理2.1 设
基于引理2.1,有下述引理成立.
引理2.2 设
成立.
证 下面证明中只考虑
其中有
估计
(2.3)式右端第一项,由Young不等式和Sobolev嵌入
(2.3)式右端第二项,类似可得
因此有
估计
(2.4)式右端第一项,由Young不等式, Holder不等式和Sobolev嵌入
(2.4)式右端第二项,类似可得
因此有
(2.2)式中的其余项用类似方法处理.
(2.1)式右端第二项有
其中
估计
(2.6)式右端第一项,由Young不等式和Sobolev嵌入得到
(2.6)式右端第二项,类似可得
因此有
(2.5)式中的其余项用类似方法处理.证毕.
3 宏观估计
对
其中
定理3.1 假设在定理1.1的条件下,当
成立.
证 给定速度矩:
其中
并且有
其中
估计
由椭圆的
由(1.7)式有
接下来逐步估计
对于
再由(3.2)式中的第三个方程得到
由Cauchy-Schwarz不等式, (3.5)式和(3.6)式得到
对于
对于
由Cauchy-Schwarz不等式, Young不等式和(3.7)式得到
由
因此有
当
因此有
综上得
对于
综上
使用类似的方法可得到
4 证明主要结论
定理1.1的证明 我们将证明分为以下三个部分,首先证明解的全局存在性,然后证明解的时间衰减,最后证明解的唯一性和非负性.
全局存在.证明解的全局存在,在这里我们只证明解的先验估计,因为解的全局存在性可以通过局部解的构造和连续性技巧得到.而解的局部存在性的证明与文献[11]中的证明完全类似,故省略.
假设
方程(4.1)与
对任意的
由初等不等式和引理2.2得到
由定理3.1, (4.3)式和(3.1)式适当的线性组合得到
方程(4.1)与
时间衰减率.这里只证明软势
对方程(4.4)作类似于全局存在性的估计可得
对任意的
定义集合
对于
取
将
唯一性和非负性.假设
且
上述方程两边乘以
由引理2.2,有
其中
定理1.2的证明 我们证明初始数据或边界数据的正则性可以沿切向从边界传播到管道内部.设
宏观估计有
方程(1.4)两边同时作用
(4.7)式与
5 附录
引理5.1 设
和
成立,其中映射
引理5.2(加权估计) 设
其中
参考文献
The Landau equation in a periodic box
,DOI:10.1007/s00220-002-0729-9 [本文引用: 4]
Landau equation for very soft and Coulomb potentials near Maxwellians
,DOI:10.1007/s40818-017-0021-0 [本文引用: 1]
The Boltzmann equation with a soft potential. II. Nonlinear, spatially-periodic
,DOI:10.1007/BF01197752 [本文引用: 1]
Exponential decay for soft potentials near Maxwellian
,DOI:10.1007/s00205-007-0067-3 [本文引用: 2]
Optimal time decay of the non cut-off Boltzmann equation in the whole space
,DOI:10.3934/krm.2012.5.583 [本文引用: 1]
The Boltzmann equation, Besov spaces, and optimal time decay rates in Rn x
,DOI:10.1016/j.aim.2014.04.012 [本文引用: 1]
/
〈 | 〉 |