量子流体模型及其诱导系统在弱拓扑中的数学理论
批准号:
12061040
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
33.0 万元
负责人:
石启宏
依托单位:
学科分类:
无穷维动力系统与色散方程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
石启宏
中文摘要
量子效应的出现使得紧性框架难以构建,量子流体动力学模型的弱解特性成为数学界普遍关心的问题。本项目基于量子流体模型和波动系统之间的相互转化关系,拟通过构建和完善奇异非线性波动系统弱解的适定性、爆破和渐近极限等理论,探索研究量子流体模型在弱拓扑中的数学特性,具体内容包括:(1)研究由量子流体力学模型诱导的奇异Schrödinger-Poisson系统弱解的适定性、爆破以及散射问题;(2)研究由量子磁流体模型诱导的非线性Maxwell-Schrödinger(MS)系统弱解的适定性、爆破以及小参数极限,特别考察MS系统在能量空间中的无条件唯一性;(3)建立量子流体模型在弱拓扑中的适定性理论。. 该研究将丰富色散方程的相关结果,拓宽弱拓扑中的分析技巧,为非线性系统弱解的研究提供新思路,同时为等离子体、激光、超导体以及半导体材料等的开发与应用研究提供一定的理论依据。
英文摘要
The emergence of quantum effects makes it difficult to construct compactness, the weak solution characteristic of fluid model is a common concern in mathematics field. Based on the mutual transformation relationship between the dispersive wave system and quantum hydrodynamics model, this project is proposed to study the mathematical characteristics of the quantum hydrodynamic model in the weak topology by constructing and improving the theory of wellposedness, blow up and asymptotic limit of the weak solution of the singular nonlinear dispersive system. Precicely, (1) We will study the wellposedness, blowup and scattering of the solutions of the singular schrodinger-poisson system induced by the quantum fluid dynamics model. (2) The well-posedness, blowup and small parameter limits of solutions of nonlinear Maxwell-Schrodinger (MS) systems induced by quantum magnetohydrodynamic model will be investigated. (3) We will study the characteristics of quantum fluid dynamics model in weak topological space, and establish the posedness theory of weak energy solution.. This project is a frontier topic in the field of the research for PDEs, the study will enrich the related results of dispersion equation, will broaden the analytical skills in the weak topology space, will provide a new train of thoughts for the research of weak solution to the nonlinear coupling system. At the same time, it also will provide a theoretical basis for the development and the application of plasma, laser, superconductor and semiconductor materials.
量子流体力学模型于20世纪初被提出并用来描述纳米尺度设备的宏观量子流的演化过程,同时解释特殊物理环境中的“超流”现象,在现代高科技领域的研究中具有非常重要的应用。量子流体模型的研究不仅要面对经典牛顿流体力学方程已有的困难,而且由于量子效应的出现,还必须处理更高阶的空间导数。此外,如果外加电磁等复杂物理场,还需解决流体方程和场方程之间的强耦合关系,以及解决混合型方程组本身理论缺乏的问题。本项目基于量子流体模型和波动系统之间的相互转化关系,通过构建和完善奇异非线性波动系统弱解的适定性、爆破和渐近极限等理论,间接探索研究量子流体模型在弱拓扑中的数学特性,具体内容包括:1)基于时空估计,研究Hartree方程及Klein-Gordon-Schrödinger系统解的适定性,进一步通过构建高阶修正能量,获得了该类系统解在相应空间中的Sobolev范数增长界;2)利用能量方法和紧性讨论,证明非线性Klein-Gordon-Schrödinger和Maxwell-Schrödinger系统的奇异弱能量解的存在唯一性; 3) 通过引入测试函数以及重新构建非齐次的 Gagliardo–Nirenberg型不等式等方法,考察了带有奇异非线性项的分数阶Schrödinger方程低正则解、驻波的存在稳定性、爆破和渐近极限等问题,同时获得了全局存在性和爆破的基本条件;4)重新定义测度值解,推广Korn型不等式解耦非线性场函数, 证明了量子流体动力学模型的弱解存在性、弱强唯一性、大时间行为以及渐近极限等问题。本项目是国际非线性发展方程研究领域的前沿课题,不仅具有重要的理论意义,同时为等离子体、激光、超导体以及半导体材料等的开发与应用研究提供一定的理论依据。
能量空间中一类非线性量子动力学模型的研究
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批准号:11701244
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2017
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负责人:石启宏
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依托单位:
国内基金
海外基金