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具有动力边界条件的Cahn-Hilliard方程及其与流体耦合系统的数学分析

批准号:
12071084
项目类别:
面上项目
资助金额:
52.0 万元
负责人:
吴昊
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:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴昊

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
复杂多相体系的界面现象广泛存在于自然界、日常生活和现代技术应用之中。组分间自由界面的行为决定了多相体系的特性,因此研究界面现象及其演化机制具有重要的理论意义和应用价值。本项目拟对源于两相混合体系中界面问题的两类偏微分方程开展研究:(A)具有新动力边界条件的Cahn-Hilliard方程,它描述了带边界效应的相分离过程且具有同时满足质量守恒、能量耗散以及力的平衡三类物理约束的重要特点;(B)关于两相不可压流体移动接触线问题的Cahn-Hilliard-Navier-Stokes方程组,它满足关于速度场的广义Navier边界条件和关于相场函数的动力边界条件,是描述动态润湿现象的重要数学模型。本项目研究相应初边值问题的适定性、解的正则性以及长时间行为等偏微分方程领域的基本问题。描述固体边界上界面现象的偏微分方程及其边界条件具有复杂的结构,对其开展研究需要数学方法上的创新,具有重要的意义和价值。
英文摘要
The interfacial phenomena in multiphase systems widely exist in the nature, our daily life and modern engineering applications. The behavior of interfaces between different phases determines important features of the system. As a consequence, the study on the interfacial phenomena and the mechanism of its evolution is not only important from the theoretic point of view, but also valuable for real applications. The aim of this project is to investigate two classes of partial differential equations that arise from interfacial problems in certain two-phase systems, including: (A) the Cahn-Hilliard equation subject to a class of new dynamic boundary condition describing the phase separation process with nontrivial boundary interaction, which fulfills three important physical properties such as mass conservation, energy dissipation and force balance; (B) the Cahn-Hilliard-Navier-Stokes system for incompressible two-phase flows with moving contact lines, subject to the generalized Navier boundary condition for the velocity as well as the dynamic boundary condition for the phase-field function, which serves as an important model for the dynamic wetting phenomena. We study well-posedness of the corresponding initial boundary value problems as well as the regularity and long-time behavior of solutions. These are all fundamental problems in the field of partial differential equations. For those partial differential equations that describe interfacial phenomena on the solid boundary, their boundary conditions present specific and complicated structures, which require new methods and techniques to handle the associated mathematical difficulties. Our research will make an important contribution to the development of the theory of nonlinear evolution equations. Besides, it will be helpful for the related numerical analysis and yields a better understanding of the complex interfacial phenomena.
本项目对源于两相混合体系中界面问题的偏微分方程及相关问题开展深入研究,取得了一系列成果,包括:具有动力边界条件和奇异位势的Cahn-Hilliard方程及其拓展模型的适定性、整体解的长时间行为、解对纯相的严格分离性、解关于系统参数的渐近极限;关于不可压两相混合流体的Navier-Stokes-Cahn-Hilliard方程组和Navier-Stokes-Allen-Cahn方程组在具有变密度、变粘性、动力边界条件下的适定性、解的正则性和整体解的长时间行为。此外,我们对系统具有温度变化、与化学物质相互作用(如化学趋化)、考虑曲率效应等复杂情境下的动力学行为和扩散机制开展了深入研究,在相关非线性发展方程组的适定性以及解的定性性质等方面取得了系列研究成果。
不可压两相混合流体相场模型的定性理论
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    吴昊
  • 依托单位:
长链非编码RNA NEAT1对神经胶质细胞功能的调控在SLE狼疮脑病发病中的作用及机制研究
  • 批准号:
    81703112
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    吴昊
  • 依托单位:
复杂流体中几类非线性发展方程组的适定性与渐近性态
  • 批准号:
    11371098
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    吴昊
  • 依托单位:
应用功能化磁性介孔材料筛选肝癌早期诊断的血清多肽标志物
  • 批准号:
    81101637
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    吴昊
  • 依托单位:
国内基金
海外基金