一类分数次耗散Navier-Stokes方程的整体适定性

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Navier-Stokes方程是粘性不可压缩流体的经典模型,它经常单独或者和其他方程耦合出现在气象学,海洋科学,石油工业等的理论和计算研究中.现实生活中,水,大气,石油等一般流体的运动都可以通过理解Navier-Stokes方程的解,来对它们进行解释和预测.因此,研究Navier-Stokes方程及其相关问题具有理论及其应用上的重要价值.   本论文研究了含有分数耗散项v(-△)α的一类修正Navier-Stokes方程的整体适定性.   本文的组织结构为:   第一部分,给出本文所必需的预备知识,介绍了Navier-Stokes方程及相关问题的研究背景,前人的主要工作及一些基本不等式.   第二部分,利用经典的Friedrichs方法和Lions-Aubin紧性结论,我们研究分数次耗散方程(1)解的存在性.首先,当0<α≤1,uo∈L2(R3)时,分数次耗散方程存在整体弱解;其次,证明了局部光滑解的存在性和uo∈Hs(R3),s>3时,Beale-Kato-Majda爆破准则;最后,当3/4<α≤1时,我们得到了分数次耗散方程存在整体光滑解.   第三部分,利用经典的Fourier分解方法和一种新的迭代方法讨论了解的衰减性.本文中,衰减性包含L2-衰减性和高阶导数衰减性两种.对于弱解的L2-衰减性,当初值uo满足一定条件时,利用经典的Fourier分解的方法,我们得到了比Navier-Stokes方程更好的衰减性;对于光滑解的高阶导数衰减,假设3/4<α≤1,初值u0满足一定条件,通过利用新的迭代技巧,我们也得到了高阶导数很好的衰减性.   第四部分,通过选取适当的试验函数并利用一些辅助估计,我们证明了在大的初值和外力扰动下系统的渐近稳定性.
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