CAREER: Mathematics of Vorticity in Ginzburg-Landau Theory and Fluids
职业:金兹堡-朗道理论和流体中的涡度数学
基本信息
- 批准号:0955687
- 负责人:
- 金额:$ 47万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-07-15 至 2016-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This project aims to establish rigorous qualitative behavior of problems arising in nonlinear partial differential equations and comprises three parts. The first part consists of a family of problems arising in the study of phase transition equations, including those that model superconductivity and superfluidity. When a certain parameter becomes asymptotically large, these materials form vortices, which are regions of high energy and spin. This part of the project studies the dynamical behavior of asymptotically large numbers of vortices, each of which contain an asymptotically large amount of energy. The second part of the project analyzes the nucleation and dynamical behavior of vortices in models for thin micromagnetic materials. Such problems arise in magnetic information storage devices. The analytical methods used in the first and second part of the project come from geometric measure theory and the calculus of variations. The third part of the research project entails an analysis of water waves over variable topographies. The analytical methods employed will include bifurcation theory, harmonic analysis, and spectral theory, along with numerical experiments. Tied to the three research areas are several educational projects that aim to train undergraduate and graduate students in analysis, along with the goal of raising interest in applied mathematics.In fluid dynamics and materials science, vorticity roughly measures the local rotation of either a fluid or a phase function. In many important physical contexts, vorticity is a crucial component, and in many cases understanding the vorticity leads to understanding of the entire physical problem. The first two parts of the project study the qualitative behavior of vorticity in two physics problems of importance to materials science, superconductors and thin micromagnetic films. These materials are of increasing use in applications, such as in powerful magnets and information storage devices. The third part of the proposal centers on understanding the behavior of ideal fluids with free boundaries, which arise in the study of waves on the surface of the ocean or fast-moving streams. The equations that model these problems are complicated; however, since these problems arise with great frequency, their analysis is important. Educational and training objectives are clearly and closely tied to the research projects.
该项目旨在建立非线性偏微分方程中出现的问题的严格定性行为,由三个部分组成。第一部分由相变方程研究中出现的一系列问题组成,包括模拟超导性和超流动性的问题。当某个参数渐近变大时,这些材料会形成涡旋,这是高能量和自旋的区域。该项目的这一部分研究渐近大量涡旋的动力学行为,每个涡旋都包含渐近大量的能量。该项目的第二部分分析了薄微磁性材料模型中涡旋的成核和动力学行为。这些问题出现在磁信息存储装置中。项目第一部分和第二部分使用的分析方法来自几何测度论和变分法。该研究项目的第三部分需要对不同地形上的水波进行分析。所采用的分析方法包括分岔理论、调和分析、谱理论以及数值实验。与这三个研究领域相关的是几个教育项目,旨在培养本科生和研究生的分析能力,并提高对应用数学的兴趣。在流体动力学和材料科学中,涡度粗略地测量流体或流体的局部旋转。相位函数。在许多重要的物理背景中,涡度是一个至关重要的组成部分,在许多情况下,理解涡度可以帮助理解整个物理问题。该项目的前两部分研究了两个对材料科学、超导体和微磁薄膜很重要的物理问题中涡量的定性行为。这些材料的应用越来越广泛,例如强力磁铁和信息存储设备。该提案的第三部分集中于理解具有自由边界的理想流体的行为,这种行为在海洋表面的波浪或快速移动的溪流的研究中出现。模拟这些问题的方程很复杂;然而,由于这些问题出现的频率很高,因此对其进行分析很重要。教育和培训目标与研究项目明确且密切相关。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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