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二维非定常Prandtl边界层方程组在倒流点出现前后的适定性分析

批准号:
12101371
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
朱世勇
依托单位:
学科分类:
椭圆与抛物型方程
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱世勇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
本项目将研究二维非定常不可压流体边界层中倒流点出现前后边界层方程组在Sobolev空间中的适定性问题。对于逆压梯度作用下的二维非定常不可压单调边界层流,随着时间的演化流场中将会出现倒流,进而可能发生边界层的分离。本项目将研究二维非定常Prandtl边界层方程组在倒流点出现前是否在Sobolev空间中适定的问题,在一定条件下建立Prandtl边界层方程组在倒流点出现前的全局适定性理论;此外,研究边界层在倒流点出现后的稳定性,在不同外流压力梯度条件下分别建立二维非定常Prandtl边界层方程组在Sobolev空间中的适定性和不适定性理论。此研究将给出逆压梯度条件下二维非定常Prandtl边界层方程组在Sobolev空间中的解的性态刻画,对非定常Prandtl边界层方程组在Sobolev空间中非Oleinik单调类里的适定性问题有所突破,同时促进非定常边界层分离问题数学理论的发展。
英文摘要
This proposal focuses on the well-posedness and ill-posedness of the two-dimensional unsteady incompressible boundary layer equations in Sobolev spaces before and after the appearance of back-flow point in the boundary layer. For the two-dimensional unsteady incompressible boundary layer with monotonicity structure under an adverse pressure gradient, as time involves, there will be back flow forming in the boundary layer, then boundary layer separation may happen. In this proposal, the well-posedness of the two-dimensional unsteady Prandtl boundary layer equations in Sobolev spaces before the appearance of back-flow point will be studied, global well-posedness theories for the Prandtl boundary layer equations before the appearance of back-flow point will be established under certain conditions. In addition, the stability of boundary layer after the appearance of back-flow point will be investigated in this proposal, well-posedness and ill-posedness of the two-dimensional unsteady Prandtl equations in Sobolev spaces are considered under different pressure gradients of outflow respectively. This proposal will give a characterization of the behavior of the solution to the two-dimensional unsteady incompressible boundary layer equations, make a breakthrough in the issue of well-posedness of unsteady Prandtl boundary layer equations in Sobolev spaces without Oleinik monotonicity structure, and promote the development of mathematical theories for unsteady boundary layer separation.
二维非定常 Prandtl 边界层方程在倒流点出现前后 Sobolev 空间中的适定性是一个极具物理及数学意义的问题。倒流点是壁面切应力为零的点,它的出现使得流场不满足 Oleinik 单调性条件,给 Prandtl 边界层方程适定性的建立带来困难。本项目的研究工作主要集中在二维非定常 Prandtl 边界层方程在切应力零点出现前后 Sobolev 空间中的适定性问题上。针对一类内部具有退化临界点的初始流场,在临界点附近切向速度三阶法向导数严格大于零的条件下,引入一种新型迭代方法,利用近似误差方程的“线性抵消”性质构造 Prandtl 方程的近似解,克服 Panndtl 方程的退化性和非局部性带来的导数损失的困难,通过建立一致能量估计得到 Panndtl 方程在有限阶 Sobolev 空间中的局部适定性。针对初始流场具有壁面切应力零点的平板平行流,通过发展上述迭代方法,在初始流场边界附近切向速度三阶法向导数严格大于零的条件下,建立 Panndtl 方程在有限阶 Sobolev 空间中的局部适定性。针对严格单调的初始流场,在压力梯度严格大于零的条件下,证明经典 Prandtl 边界层方程在倒流点出现前的全局适定性。此外,项目对于二维非定常热传导粘性流体边界层的倒流问题进行了进一步的研究,深刻刻画了温度对边界层倒流产生的影响,为进一步研究非定常热传导粘性流体边界层方程在倒流点出现前后的适定性打下基础。
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