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MCH方程能量守恒的N-peakon解

批准号:
12101521
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:
高瑜
依托单位:
学科分类:
可积系统及其应用
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
高瑜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
孤立波在不同领域,如等离子体、声学、液晶物理学等,有着极其重要的应用。本项目的研究对象是modified Camassa-Holm(mCH)方程,该方程是具有特殊孤立波弱解的可积系统,其孤立波解被称为“尖峰孤子解”(即peakon解)。本项目主要研究mCH方程能量守恒N-peakon解的相关性质,具体研究内容如下:(1)拟采用黏性粒子方法研究能量守恒N-peakon解的全局存在性;(2)利用磨光特征方程的方法给出能量守恒N-peakon解唯一性的选择原理,研究此类弱解的长时间行为,并证明其渐近稳定性;(3)研究基于能量守恒N-peakon解的粒子方法的收敛性问题;最后把得到的相关结果,推广到广义mCH方程上。
英文摘要
Solitary waves have a lot of applications in different areas such as plasma, acoustics, liquid crystal, etc.. In this project, we are going to study an integrable system with special solitary waves as weak solutions, which is referred to as the modified Camassa-Holm (mCH) equation. The solitary waves of the mCH equation are known as peakon solutions. We are going to study the properties of the conservative N-peakon solutions to the mCH equation. Our main targets are as follows: (1) We plan to use a sticky particle method to show the global existence of the conservative N-peakon solutions. (2) A selection principle for the uniqueness of conservative N-peakon solutions will be provided via a mollification of the characteristics equation. The long time behavior of these solutions will be investigated, and we plan to obtain the asymptotic stability of N-peakon solutions. (3) Based on the conservative N-peakon solutions, we are going to prove the convergence of the particle method. At last, all the results obtained for the mCH equation will be studied for the generalized mCH equation.
本项目主要研究了Camassa-Holm类型的几类可积系统。针对modified Camassa-Holm(mCH)方程的能量守恒弱解,本项目利用黏性粒子方法,对任意初值,证明了能量守恒N-peakon解的全局存在性,并提出了一种色散磨光方法,为此类弱解的唯一性提供了选择原理。针对Hunter-Saxton方程,本项目提出了一套显式广义特征线方法,证明了其能量守恒弱解的全局存在唯一性,研究了方程解的正则性结构,并利用广义特征线方法研究了能量守恒弱解的渐近行为,证明了其渐近主项是由总能量所确定的扭结波。本项目还利用类似广义特征线的思想方法,将Camass-Holm方程的尖峰孤子解的稳定性进行了推广,证明了在一般能量守恒弱解的扰动下尖峰孤子解依然稳定,并且奇异能量部分也是稳定的。主要结果发表在知名学术刊物上。本项目的实施极大的丰富了相关可积系统弱解的结果,具有重要的理论意义;从数学角度上对尖峰孤立子解和波破裂现象这两个重要的浅水波领域的物理现象有细致的刻画和深入的理解。
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