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本文主要考虑Boltzmann方程及相关方程(Navier-Stokes方程和Jin-Xin松弛方程组)的解的渐近行为。即这些方程(组)的解的大时间行为,Navier-Stokes方程的零耗散极限和Boltzmann方程的流体动力学极限。
全文共分为六章,其中第一章为引言,介绍所考虑问题的相关物理和数学背景以及本论文的主要结果。
在第二章里,对于带反射边界条件的Boltzmann方程的初边值问题,我们证明了解的整体存在性并研究了解的大时间行为。当气体的初始宏观速度在无穷远处为零时,我们证明了带反射边界条件的Boltzmann方程的解的大时间行为是一个绝对Maxwellian,并且我们得到了关于时间t的衰减速度。
在第三章里,我们研究了Boltzmann方程的接触间断波解的流体动力学极限。利用多尺度和渐近分析的方法,证明了当Knudsen数趋于零时,如果对应的Euler方程组的解为接触间断,那么Boltzmann方程存在唯一的光滑解,在间断线之外,收敛到Euler方程组的接触间断波解,并且得到了相应的收敛速度。
在第四章里,我们证明了非等熵的可压缩Navier-Stokes方程的自由边界问题的粘性激波的稳定性。利用Lagrangian变换,把在Eulerian坐标系下的Navier-Stokes方程的自由边界问题化为Lagrangian坐标系下的半空间问题,然后利用能量方法证明了粘性激波在远离边界时,是渐近稳定的。
在第五章里,我们研究了带热传导的可压缩Navier-Stokes方程的激波解的零耗散极限。即当粘性系数k和热传导系数ε满足关系式(5.1.4),并且趋于零时,Navier-Stokes方程的粘性激波解在激波的间断线之外收敛到相应的Euler方程的激波解(弱熵解),并且得到了最佳收敛速度ε。
在第六章里,我们证明了1维的2n×2n Jin-Xin松驰方程组的接触间断波的稳定性。通过利用一类权函数,严格地证明了Jin-Xin松弛方程组的接触间断波在结构性条件(6.1.15)下的稳定性,并且得到了关于时间t的衰减速度。