多尺度流体方程及其耦合模型的数学理论
批准号:
11931010
项目类别:
重点项目
资助金额:
260.0 万元
负责人:
李海梁
依托单位:
学科分类:
混合型方程
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
李海梁
中文摘要
本项目拟研究多尺度流体方程及其耦合模型的数学理论,包括Boltzmann型方程、Navier-Stokes方程、及描述流-场耦合的液晶模型与液-粒耦合的两相流模型等,围绕诸多前沿核心问题,如高维可压Navier-Stokes方程含真空强解的适定性、三维不可压Navier-Stokes方程(轴对称)光滑解的整体适定性、高维Prandtl边界层的适定性、三维Ericksen-Leslie方程弱解的整体存在性、高维Vlasov-Maxwell-Landau方程弱解的整体适定性等富有挑战性的公开问题,重点研究解的存在性、唯一性、正则性、稳定性、时空渐近行为、及多尺度极限等。这些科学前沿问题的解决既需要借鉴源于流体力学、等离子物理、液晶材料等的规律和想法,同时也要挖掘这些问题本身所蕴含的数学结构,并结合诸多现代数学研究领域的不同研究思想和技术方法,加以创新发展,有重要的科学理论意义和应用价值。
英文摘要
The mathematical study on the well-posedness theory and behaviors of the fluid-dynamical equations and the related coupling models, which consist of the Boltzmann equation and its variants at mesoscopic scale, Navier-Stokes system and Euler equations at macroscopic scale, microscopic-macroscopic coupled Doi-Onsager liquid crystals models, and fluid-particle coupled two-phase models, is one of the most important and challenging issues in the fields of applied analysis and nonlinear partial differential equations. This project is devoted to the study on some important aspects of the fluid-dynamical equations and the related coupling models, such as the existence, uniqueness and regularity of weak solutions, and their nonlinear stability and multi-scaling asymptotical behaviors. In particular, it shall be taken into granted the important issues including the well-posedness and behaviors of the compressible Navier-Stokes system in energy space for general initial data containing vacuum, the global well-posedness of (axisymmetric) smooth solution to three dimensional incompressible Navier-Stokes equations for general smooth initial data with finite energy, the well-posedness (or ill-posedness) and stability analysis of multi-dimensional Prandtl equations, and the global existence and behaviors of weak solutions to multi-dimensional Vlasov-Maxwell-Landau system. These are fundamental and frontier issues in the research fields of nonlinear partial differential equations, and we expect that the study about these open problems can make important breakthrough on these basic issues of great mathematical challenges.
本项目研究多尺度流体方程及其耦合方程的数学理论,包括Vlasov-Poisson(Maxwell)-Boltzmann方程,Navier-Stokes方程及其耦合方程、磁流体方程组,以及Ericksen-Leslie液晶模型与Euler-Vlasov-Fokker-Planck两相流模型等,取得了多项重要进展,如:建立了三维Vlasov-Poisson-Boltzmann方程的谱结构、格林函数构造和时空逐点行为,首次证明了一维双极Vlasov-Maxwell-Boltzmann方程的格林函数构造和时空逐点行为,证明了三维Navier-Stokes(Euler)-Vlasov-Fokker-Planck方程柯西问题的适定性和平面疏散波的非线性稳定性;建立了可压Navier-Stokes方程初边值问题的整体适定性和时空逐点估计,系统分析并严格证明了耦合Navier-Stokes-Navier-Stokes方程组内流/外流问题稳态解的存在性和非线性稳定性,证明了一维具非单调压力的drift-flux方程初值问题整体弱解的存在性,建立了二维浅水波方程真空自由界面问题经典解的局部适定性、三维Patlak-Keller-Segel方程自由边界问题的适定性和稳定性、可压缩Euler方程熵波的非线性稳定性,建立了矩阵Allen-Cahn方程两相界面问题的严格渐近极限(即Keller-Rubinstein-Sternberg问题);证明了三维不可压Navier-Stokes方程Landau解的稳定性和后向自相似解的平凡性、三维轴对称Euler方程弱解的存在性,建立了高维无阻尼Ericksen-Leslie液晶方程初值问题的整体适定性,分析了本原方程的适定性和大时间行为,证明了三维Prandtl方程的存在性与边界层的稳定性、三维不可压磁流体方程适当弱解的正则性,建立了推广的Calderón-Zygmund奇异算子的一致估计等等,在国际学术期刊发表(接收发表)学术论文90多篇,包括Invent. Math., Arch. Ration. Mech. Anal., Acta Numer., Calc. Var. PDEs,Comm. PDEs, J. Funct. Anal., Math. Ann., SIAM J. Math. Anal.等有重要国际影响的学术期刊。
可压缩磁流体动力学方程组解的性态研究
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批准号:12226326
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项目类别:数学天元基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2022
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负责人:李海梁
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依托单位:
可压缩磁流体动力学方程组解的性态研究
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批准号:12226326
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项目类别:数学天元基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2022
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负责人:李海梁
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依托单位:
最优输运理论和混合型偏微分方程的前沿问题
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批准号:12026408
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项目类别:数学天元基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2020
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负责人:李海梁
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依托单位:
可压流体方程及其耦合模型的定性性态
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批准号:11871047
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项目类别:面上项目
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资助金额:53.0万元
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批准年份:2018
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负责人:李海梁
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依托单位:
流体动力学若干模型的定性研究
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批准号:11171228
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项目类别:面上项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2011
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负责人:李海梁
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依托单位:
Navier-Stokes方程研讨会及讲习班
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批准号:10926003
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项目类别:数学天元基金项目
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资助金额:4.0万元
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批准年份:2009
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负责人:李海梁
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依托单位:
可压Navier-Stokes方程及相关流体动力学方程研究
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批准号:10871134
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2008
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负责人:李海梁
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依托单位:
国内基金
海外基金