一维可压缩Navier-Stokes方程初值问题强解的整体存在性
Existence of Global Strong Solutions for Initial Value Problems of One-Dimensional Compressible Navier-Stokes Equations
收稿日期: 2019-05-24
Received: 2019-05-24
作者简介 About authors
郭尚喜,E-mail:
To consider the initial problem for one-dimensional compressible isentropic Navier-Stokes equations with density-dependent viscosity. By using the energy estimates, the lower and upper bounds for the density is derived, that is, nether vacuum states nor concentration states can occur. Finally, the approximate solution is constructed by transforming the viscous coefficient, the existence of global strong solution is obtained by using the local existence conclusion of the strong solution and combining a prior estimates of the density function and the velocity function.
Keywords:
本文引用格式
郭尚喜.
Guo Shangxi.
1 引言
考虑粘性依赖于密度的一维等熵可压缩Navier-Stokes方程的初值问题, 在Lagrange坐标系下方程的形式如下
其中
不失一般性, 假设
其中
使得
其中
近些年来, 关于等熵可压缩Navier-Stokes方程的解的研究受到学者们广泛关注. 文献[1-2]研究了方程(1.1)中粘性系数
本文的主要目的是证明
接下来, 首先给出本文的主要结论, 然后得到一些预备引理, 最后借助文献[16]中的结论(见引理4.1)给出主要定理的证明.
2 主要结论
定理2.1 假设初值
另外, 存在常数
为使得到的解
其中
注2.1
3 先验估计
本节的先验估计包含对密度函数
引理3.1 若
证 证明过程参考文献[15].
引理3.2 若
证 证明过程参考文献[15].
引理3.3 若
证 根据注
下面证明任意的
则
可以取适当的
即
引理3.3得证.
引理3.4 若
证 证明过程参考文献[15].
引理3.5 若
证 利用Sobolev嵌入定理, 引理3.1–3.4和Cauchy不等式, 有
再由(3.2)式在
将
再由(3.3)式在
利用(3.4)式, Cauchy不等式和H
再利用Gronwall不等式, 在取定
引理3.5得证.
引理3.6 若
证 利用引理3.1和引理3.2可知
又根据引理3.1和引理3.3可知
而由注
由此可知, 可以取
令
由(3.6)式在
上式可等价变形为
在
因此
根据(3.8)式和(3.5)式易知
另外
这里的
利用
因此
由引理3.5可知当
因此
将
再由Gronwall不等式可得
根据引理3.1可知
又因为
结合(3.5)式和(3.10)式可得
引理3.6得证.
引理3.7 若
证 证明过程参考文献[14].
4 定理2.1的证明
在证明定理2.1之前先给出下述关于解的局部存在唯一性的引理.
引理4.1 若初值
同时, 存在
证 参考文献[16].
下面根据上述引理给出定理2.1的证明.
证 首先, 变换粘性系数为
借助引理4.1可以假设
最后, 由引理4.1可知当
参考文献
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