不可压磁微极流体力学方程组的整体适定性

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本文研究三维不可压磁微极流体方程组:这里u=(u1(x,t),u2(x,t),u3(x,t))表示速度场,ω =(ω1(x,t),ω2(x,t),ω3(x,t))表示微旋转速度,b=(b1(x,t),b2(x,t),b3(x,t)表示磁场,p表示压力,μ表示运动粘性系数,χ表示旋涡粘性系数,κ和γ是自旋转粘性系数,1/v为磁雷诺数.如果磁场b = 0,方程组(0.0.1)就退化成了微极流体方程组:若ω = 0和χ = 0,磁微极流体方程组(0.0.1)就简化成了磁流体方程组,当ω = b = 0和χ = 0,方程组(0.0.1)就退化成了经典的Navier-Stokes方程.对三维情形的方程组(0.0.1)和(0.0.2)来说,弱解的整体正则性仍是一个未解决的问题,作为方程组整体适定性中的重要研究内容,有必要对其进行研究.首先,本文第三章研究了三维不可压磁微极流体方程组(0.0.1)弱解的整体正则性.运用Littlewood-Paley分解,将速度场u分解为高频和低频部分,在H1能量估计中分别对高频和低频部分进行估计,利用u∈L2/(1+α)(0,T;(?)∞,∞α),得到方程组的H1估计.具体结果如下:假设0<α<1,如果u∈L2/1+α(0,T;(?)∞,∞α),则弱解(u,ω,b)在(0,T]上是正则的.当α = 0时,我们采用不同的方法证明了:如果u∈L2(0,T;B∞,∞0),则弱解(u,ω,b)在(0,T]上是正则的.设u∈L2(0,7;(?)∞,∞α)如果T0充分接近T,则(?)充分小.利用一个对数Sobolev不等式,得一个小区间上的H3估计:supTo≤τ≤t(||▽3u(τ,·)||22 +||▽3ω(τ,·)||22 + ||▽3b(τ,·)||22)<∞.由局部解的标准延拓准则,则弱解(u,ω,b)在(0,T]上是正则的.第四章研究了三维不可压微极流体方程组(0.0.2)光滑解的爆破准则.对第一个爆破准则,分两步进行证明.第一步:水平方向导数的L2估计,根据条件(?)(?),利用BesOv空间的插值不等式,得到||▽hu||2+ ||▽hω||2估计.第二步:利用||▽hu||2 + ||▽hω||2估计进一步得到(u,ω)的H1估计.通过不可压条件,将第三个方向的导数δ3u,δ3ω转化到水平梯度▽hu,▽hω,利用能量估计我们得到了(u,ω)的H1估计,那么光滑解(u,ω)可以延拓到T*>T.对第二个爆破准则,我们对(u,ω)直接做H1估计.利用不可压条件,将第三个方向的导数δ3u,δ3ω转化到水平梯度▽hu,▽hω,将水平梯度▽hu,▽hω分解为低频、中频、高频三部分,对此三部分分别进行估计.利用▽hu,▽hω在L1(0,T;B∞,∞0)中的有界性.我们得到(u,ω)的H1估计,从而光滑解(u,ω)可以延拓到T*>T.
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