几类耗散的不可压缩流体模型解的长时间行为

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本学位论文主要研究了 Brinkman-Forchheimer方程,非牛顿微极流方程组和MHD方程组,我们从无穷维动力系统的角度对这几类具有能量耗散的非线偏微分方程进行了系统研究,并得到了一系列有趣而新颖的结果,提高了对这些方程的了解.在第一章中,我们主要介绍了一些无穷维动力系统的相关研究背景,以及我们研究问题的研究现状和本文的主要工作.在第二章中,主要介绍了一些本文所要用到的预备知识以及一些符号说明.从第三章到第六章阐述了我们的主要研究结果,具体内容如下:在第三章中,通过使用两个不同相空间中整体吸引子之间的Gromov-Hausdorff距离,我们考虑了 3维Brinkman-Forchheimer方程解的长时间动力学行为.具体来说,我们得到了在对光滑区域Ω有扰动的情形下,3维Brinkman-Forchheimer方程所诱导的半动力系统在整体吸引子A上的稳定性以及整体吸引子A的连续依赖性.这一方法的新颖之处在于,使得扰动问题所对应的整体吸引子Aε与最初问题所对应的整体吸引子A所在的相空间可以是不相交的,不需要用文献[7]中引入的方法把扰动问题拉回到固定区域Ω上考虑,也不需要用延拓空间的不同范数去比较不同相空间的吸引子.在第四章中,我们考虑了自治情形下2维非牛顿微极流方程组解的长时间行为.通过应用l-轨道的方法,我们克服了所考虑非牛顿微极流方程组的解缺乏足够正则性的困难,证明了其所生成的解半群S(t)在相空间H× L2(Ω)中存在有限维整体吸引子和指数吸引子.在第五章中,我们考虑了非自治情形下2维非牛顿微极流方程组解的拉回渐近行为.通过应用l-轨道的方法,我们克服了直接验证所考虑非牛顿微极流方程组在最初相空间H×L2(Ω)所生成的解过程{U(t,τ)}t≥τ关于时间的H?lder连续性的困难.首先证明了方程组所诱导生成的解过程{L(t,τ)}t≥τ在轨道空间Xl中存在有限维拉回吸引子,进一步验证解过程{L(l,τ)}t≥τ具有一定的光滑性,然后在轨道空间Xl中构造了拉回指数吸引子.进一步,我们得到了方程组所生成的解过程{U(t,τ)}t≥τ在最初的相空间中存在有限维拉回吸引子和拉回指数吸引子.在第六章中,我们研究了不可压缩2维非自治MHD方程组在非光滑区域(Lipschitz有界区域)上具有非齐次Dirichlet边值条件的解的拉回渐近行为.具体来说,首先利用R.M.Brown,P.A.Perry,Z.W.Shen在文献[21]中引入的方法把非齐次边值问题化为齐次边值问题,然后通过引入等价范数,我们建立了新的先验估计,得到了拉回有界耗散性,然后通过使用Ball在文献[20]中和Wang在文献[135]中引入的能量方法得到了方程组所生成的解过程{U(t,τ)}t≥τ的渐近紧性,进而得到了由研究问题生成的解过程{U(t,τ)}t≥τ在相空间H中拉回吸引子的存在性.最后,我们估计了拉回吸引子的分形维数是有界的.
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