Cahn-Hilliard-Brinkman系统的全局吸引子
The Global Attractors of Cahn-Hilliard-Brinkman System
通讯作者:
收稿日期: 2021-09-9
Received: 2021-09-9
In this paper, we study the Well-posedness of weak solutions for Cahn-Hilliard-Brinkman system with general nonlinear conditions, analyze the asymptotic behavior of the solutions, and obtain the existence of global attractors in
Keywords:
本文引用格式
肖翔宇, 蒲志林.
Xiao Xiangyu, Pu Zhilin.
1 引言
该文研究的Canh-Hilliard-Brinkman系统如下
其中
方程(1.1)–(1.4) 受以下初边值条件约束
其中
Brinkman方程可以看作是油砂两种材料混合的模型. 在这个模型中, 沙子被视为坚硬的固体, 油的粘度和摩擦系数与压力有关. 因此, 当遇到在多孔介质中流动的压力差很大时, 这个模型是极其重要的, 通常会简化这个模型. Brinkman最初为了描述某一多孔介质中的流动, 通过改进Darcy方程
从而得到了Brinkman方程[1]
对流Cahn-Hilliard方程[2]通过表面张力项
本文对文献[18] 中的非线性条件进行了改进. 当
令
特别地,
本文用
2 弱解的适定性
首先, 定义具有初边值条件(1.5)–(1.7) 的Cahn-Hilliard-Brinkman系统的弱解.
定义2.1 假设
则
定理2.1 假设
证 用Galerkin方法得到了全局弱解的存在性. 考虑满足Neumann边界的
设
其中
在第一个方程中取
进一步得到
因此
第三个方程乘以
得到
第二个方程乘以
可推出
对任意的
可由插值不等式推出
因此, 得到
对任意的
因此, 可推出
通过上述估计, 得到
对于
通过Lebesgue控制收敛定理, 可得到
对于弱解形式的非线性项的收敛性
以及
首先有
对方程右边第一项
由于
因此
接下来探讨另一非线性项的收敛性
由于在
由空间嵌入定理, 推得
因此, 非线性项的收敛性得以证明.
下面给出一些估计.
将方程
分别将方程
在区间
结合假设条件
将方程
推出
利用插值不等式, 有
证毕.
下面证明弱解的唯一性.
定理2.2 假设
证 设
将第一个方程乘以
将其与上述估计, Young不等式以及Gronwall不等式结合, 得到
即
将结果带回以上方程, 可得
因此
证毕.
3 弱解的渐近估计及全局吸引子的存在性
定理3.1 假设
证 由方程
通过假设条件
将方程
注意, 利用Poincar'e不等式, 推出
在区间
因此, 存在
将方程
对方程右边的第二项, 有
可推出
将以上方程在区间
由于插值不等式
因此
即
在方程
注意到
结合假设条件(1.11) 以及Agmon不等式, 得到
因此, 推得
结合方程
通过一致Gronwall不等式, 对任意的
由于方程
将方程
通过假设条件
由于Sobolev嵌入定理
取方程
即
将方程
将以上方程在区间
通过方程
结合方程
进一步推出, 对任意的
令
受以下初边值条件约束
将方程
取方程
利用方程
将方程
结合方程
将方程
结合方程
对方程
利用方程
证毕.
接下来, 证明在
引理3.1[20] 若
定理3.2 半群
证 定义集合
即
由于方程
重复上述步骤, 可得到
引理3.2[20] 若
引理3.3[20] 若
则
最后, 证明在
定理3.3 假设
则
证 假设
通过方程
利用方程
对于
对于
对于
因此, 推出
即
因此, 半群
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