О свойствах и погрешности параболического и гиперболического 2-го порядка возмущений симметричной гиперболической системы 1-го порядка
- Авторы: Злотник А.А.1,2, Четверушкин Б.Н.2
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"
- Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук
- Выпуск: Том 214, № 4 (2023)
- Страницы: 3-37
- Раздел: Статьи
- URL: https://bakhtiniada.ru/0368-8666/article/view/133510
- DOI: https://doi.org/10.4213/sm9800
- ID: 133510
Цитировать
Аннотация
Изучаются задачи Коши для многомерной симметричной линейной гиперболической системы уравнений 1-го порядка с переменными коэффициентами и ее сингулярных возмущений – сильно параболической и гиперболической 2-го порядка систем уравнений с малым параметром $\tau>0$ при вторых производных по $x$ и $t$. Доказываются существование и единственность слабых решений всех трех систем и равномерные по $\tau$ оценки решений систем с возмущениями. Даются оценки разности решений исходной системы и систем с возмущениями, в том числе в норме $C(0,T;L^2(\mathbb{R}^n))$ порядка $O(\tau^{\alpha/2})$ при начальной функции $\mathbf w_0$ из пространств Соболева $H^\alpha(\mathbb{R}^n)$ для $\alpha=1,2$ и пространств Никольского $H_2^{\alpha}(\mathbb{R}^n)$ для $0<\alpha<2$, $\alpha\neq 1$ и соответствующих условиях на свободный член системы 1-го порядка. При $\alpha=1/2$ охватывается широкий класс разрывных $\mathbf w_0$. Выводятся также оценки производных любого порядка по $x$ как решений, так и их разностей порядка $O(\tau^{\alpha/2})$. Указывается приложение результатов к линеаризованной на постоянном решении системе уравнений газовой динамики 1-го порядка и ее возмущениям – линеаризованным параболической и гиперболической 2-го порядка квазигазодинамическим системам уравнений. Библиография: 34 названия.
Об авторах
Александр Анатольевич Злотник
Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"; Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: alexander.zlotnik@gmail.com
доктор физико-математических наук, профессор
Борис Николаевич Четверушкин
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук
Email: office@keldysh.ru
доктор физико-математических наук, профессор
Список литературы
- Б. Н. Четверушкин, Кинетические схемы и квазигазодинамическая система уравнений, МАКС Пресс, М., 2004, 328 с.
- Т. Г. Елизарова, Квазигазодинамические уравнения и методы расчета вязких течений, Научный мир, М., 2007, 349 с.
- Б. Н. Четверушкин, “Гиперболическая квазигазодинамическая система”, Матем. моделирование, 30:2 (2018), 81–98
- Л. К. Эванс, Уравнения с частными производными, Тамара Рожковская, Новосибирск, 2003, 562 с.
- Дж. Коул, Методы возмущений в прикладной математике, Мир, М., 1972, 274 с.
- J. Genet, M. Madaune, “Singular perturbations for a class of nonlinear hyperbolic-hyperbolic problems”, J. Math. Anal. Appl., 64:1 (1978), 1–24
- Л. Р. Волевич, М. Г. Джавадов, “Равномерные оценки решений гиперболических уравнений с малым параметром при старших производных”, Дифференц. уравнения, 19:12 (1983), 2082–2090
- A. van Harten, R. R. van Hassel, “A quasi-linear, singular perturbation problem of hyperbolic type”, SIAM J. Math. Anal., 16:6 (1985), 1258–1267
- S. Schochet, “Hyperbolic-hyperbolic singular limits”, Comm. Partial Differential Equations, 12:6 (1987), 589–632
- H. O. Fattorini, “The hyperbolic singular perturbation problem: an operator theoretic approach”, J. Differential Equations, 70:1 (1987), 1–41
- E. M. de Jager, F. Jiang, The theory of singular perturbations, North-Holland Ser. Appl. Math. Mech., 42, North-Holland Publishing Co., Amsterdam, 1996, xii+340 pp.
- C. Мизохата, Теория уравнений с частными прооизводными, Мир, М., 1977, 504 с.
- С. К. Годунов, Уравнения математической физики, 2-е изд., испр. и доп., Наука, М., 1979, 391 с.
- S. Benzoni-Gavage, D. Serre, Multidimensional hyperbolic partial differential equations. First-order systems and applications, Oxford Math. Monogr., The Clarendon Press, Oxford Univ. Press, Oxford, 2007, xxvi+508 pp.
- С. М. Никольский, Приближение функций многих переменных и теоремы вложения, Наука, М., 1969, 480 с.
- А. А. Злотник, Б. Н. Четверушкин, “О параболичности квазигазодинамической системы уравнений, ее гиперболической 2-го порядка модификации и устойчивости малых возмущений для них”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 48:3 (2008), 445–472
- А. А. Злотник, Б. Н. Четверушкин, “Устойчивость неявных разностных схем для линеаризованной гиперболической квазигазодинамической системы уравнений”, Дифференц. уравнения, 56:7 (2020), 936–947
- А. А. Злотник, Б. Н. Четверушкин, “О параболическом и гиперболическом 2-го порядка возмущениях гиперболической системы 1-го порядка”, Докл. РАН. Матем., информ., проц. упр., 506 (2022), 9–15
- H. O. Fattorini, “Singular perturbation and boundary layer for an abstract Cauchy problem”, J. Math. Anal. Appl., 97:2 (1983), 529–571
- А. З. Ишмухаметов, “Управляемость гиперболических систем при сингулярных возмущениях”, Дифференц. уравнения, 36:2 (2000), 241–250
- Т. Е. Моисеев, Е. Е. Мышецкая, В. Ф. Тишкин, “О близости решений невозмущенных и гиперболизованных уравнений теплопроводности для разрывных начальных данных”, Докл. РАН, 481:6 (2018), 605–609
- B. N. Chetverushkin, A. A. Zlotnik, “On a hyperbolic perturbation of a parabolic initial-boundary value problem”, Appl. Math. Lett., 83 (2018), 116–122
- О. А. Ладыженская, В. А. Солонников, Н. Н. Уральцева, Линейные и квазилинейные уравнения параболического типа, Наука, М., 1967, 736 с.
- О. А. Ладыженская, Краевые задачи математической физики, Наука, М., 1973, 407 с.
- Л. К. Эванс, Р. Ф. Гариепи, Теория меры и тонкие свойства функций, Научная книга (ИДМИ), Новосибирск, 2002, 216 с.
- Х. Гаевский, К. Грегер, К. Захариас, Нелинейные операторные уравнения и операторные дифференциальные уравнения, Мир, М., 1978, 336 с.
- А. А. Злотник, Б. Н. Четверушкин, “Спектральные условия устойчивости явной трехслойной разностной схемы для многомерного уравнения переноса с возмущениями”, Дифференц. уравнения, 57:7 (2021), 922–931
- Й. Берг, Й. Лефстрем, Интерполяционные пространства. Введение, Мир, M., 1980, 264 с.
- B. N. Chetverushkin, A. A. Zlotnik, “On some properties of multidimensional hyperbolic quasi-gasdynamic systems of equations”, Russ. J. Math. Phys., 24:3 (2017), 299–309
- А. А. Злотник, Проекционно-разностные методы для нестационарных задач с негладкими данными, Дисс. … канд. физ.-матем. наук, МГУ, М., 1979
- L. Tartar, An introduction to Sobolev spaces and interpolation spaces, Lect. Notes Unione Mat. Ital., 3, Springer, Berlin; UMI, Bologna, 2007, xxvi+218 pp.
- М. C. Агранович, Соболевские пространства, их обобщения и эллиптические задачи в областях с гладкой и липшицевой границей, МЦНМО, М., 2013, 378 с.
- A. Zlotnik, T. Lomonosov, “$L^2$-dissipativity of the linearized explicit finite-difference scheme with a kinetic regularization for 2D and 3D gas dynamics system of equations”, Appl. Math. Lett., 103 (2020), 106198, 7 pp.
- А. А. Злотник, А. С. Федченко, “Свойства агрегированной квазигазодинамической системы уравнений гомогенной газовой смеси”, Докл. РАН. Матем., информ., проц. упр., 501 (2021), 31–37
Дополнительные файлы
