高维可压缩流体力学中的一些问题

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11371064
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0306.混合型、退化型偏微分方程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Multi-dimensional compressible fluids have wide applications in engineering such as rocket, wind tunnel, turbine engine etc. Many challenging problems are proposed in mathematics, since the governing euations of multi-dimensional compressible fluids are nonlinear mixed-type partial differential equations. Due to the importance of these problems in both theory and applications, there have been substantial progresses in studying these problems, yet many important issues remain to challenge the field. The theory of subsonic flows in two dimensional and axial symmetric three dimensional nozzles are well developed by using stream function method, which can not be applied to three or higher dimensional problems. The applicant and coworkers proved the existence and uniqueness of subsonic potential flows in nozzle of arbitrary dimension. But the existence and uniqueness of sulutions to subsonic flows with non-zero vorticity in three (or higher) dimensional nozzle remain unknown. The main difficulty is that we must deal with the steady Euler system which is of elliptic-hyperbolic mixed type in this case. As flows in nozzle or around airfoil accelerating, it is important to understand how subsonic flows accelerate from subsonic to sonic and what happen in this procedure. Shiffman claimed without publication that the limits of subsonic flows were subsonic-sonic flows. Unfortunately, his manuscripts was lost. So far, mathematically, we can only take sonic limits in the sense of distribution by using the method of compensate compactness. Therefore, lots of important information is lost such as structure of flow fields and the distribution of sonic sets. Up to now, most results on global wellposedness of smooth solutions with vacuum of compressible Navier-Stokes are about Cauchy problems in whole space. In this project, we will study some problems related to the muitl-dimensional compressible flows. Specifically, we will study, 1) the existence and uniqueness of the smooth solutions to subsonic flows with vorticity in high-dimensional nozzle, and the properties of the subsonic flows in nozzle; 2) the subsonic-sonic limit problems; 3) the global wellposedness and long time behaviors of smooth solutions to initial-boundary value problems of compressible Navier-Stokes equations.
在新型飞行器设计、火箭、新型能源乃至天体物理等国民经济和军事工业的核心技术领域中,高维可压缩流体运动的研究起着非常重要的作用。例如,航空发动机设计需要用到可压缩管道流动理论;而飞机和航天器外形的改进和性能的提高则需要可压缩Navier-Stokes方程的相关理论。因此高维可压缩流体运动的研究对航空航天以及国防工业具有重要意义。数学上,高维可压缩流动问题涉及混合型非线性偏微分方程组和退化问题,因此非常有挑战性。由于这些问题无论是在理论上还是应用上都非常重要,所以近几十年以来,吸引了众多学者的关注,取得了丰富的研究成果。但是仍有许多重要问题还未解决。本项目拟研究和高维可压缩流动相关的一些数学问题:1)研究高维管道有旋亚音速流动解的存在唯一性,解的单调性和渐近行为等流动性质;2)研究亚音速流动的音速极限问题。3)研究可压缩Navier-Stokes方程初边值问题强光滑解的整体适定性和大时间行为。

结项摘要

本项目主要研究高维可压缩流体力学相关的数学问题,包括定常可压缩Euler方程和非定常可压缩/不可压缩Navier-Stokes方程的解的局部和整体适定性,光滑解的爆破现象,亚音速-音速极限,粘性消失极限等问题;同时本项目还研究了高维可压缩流体力学中的数值计算方法。本项目证明了二维可压缩Navier-Stokes方程组任意含真空大初值的整体强解存在性;在补偿列紧框架下证明了任意高维的定常非等熵Euler方程的亚音速-音速极限,该项工作是国际上第一个在任意空间维数定常非等熵 Euler 方程亚音速-音速极限方面取得的结果;证明了等熵可压Navier-Stokes方程的Navier-slip初边值问题解到Euler方程的解的消失粘性极限,并且得到了消失粘性极限的收敛速率;研究并提出了具有高维特征的黎曼解法器,该解法器非常健壮,适用于多介质问题的模拟;证明了三维球对称可压缩Navier-Stokes方程组弱解的存在性和唯一性;非等熵可压缩Navier-Stokes流体光滑解的延拓准则,彻底解决并推广了Nash在1958年提出的问题;本项目建立了可压Euler方程收敛到不可压方程的紧性框架;证明了有界域上密度大扰动的三维非齐次不可压Navier-Stokes方程整体光滑解的存在性;本项目共发表SCI论文14篇。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Incompressible Limit of Solutions of Multidimensional Steady Compressible Euler Equations[J]
多维稳态可压缩欧拉方程解的不可压缩极限[J].
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Accepted by Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Physik
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen G Q;Huang F M;Wang T Y;Xiang W
  • 通讯作者:
    Xiang W
A robust HLLC-type Riemann solver for strong shock
强大的 HLLC 型黎曼求解器,可应对强冲击
  • DOI:
    10.1016/j.jcp.2016.01.001
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Journal of Computational Physics
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Zhijun Shen;Wei Yan;Guangwei Yuan
  • 通讯作者:
    Guangwei Yuan
A robust and contact resolving Riemann solver on unstructured mesh, Part I, Euler method
非结构化网格上的鲁棒接触求解黎曼求解器,第一部分,欧拉方法
  • DOI:
    10.1016/j.jcp.2014.02.020
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Computational Physics
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Shen Zhijun;Yan Wei;Yuan Guangwei
  • 通讯作者:
    Yuan Guangwei
Subsonic-sonic Limit of Approximate Solutions to Multidimensional Steady Euler Equations[J]
多维稳态欧拉方程近似解的亚声速极限[J].
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Archive for Rational Mechanics and Analysis
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Chen G Q;Huang F M;Wang T Y
  • 通讯作者:
    Wang T Y
On formation of singularity for non-isentropic Navier-Stokes equations without heat-conductivity
无导热性非等熵纳维-斯托克斯方程奇点的形成
  • DOI:
    10.3934/dcds.2016.36.4477
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
    Discrete and Continuous Dynamical Systems. Series A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Huang Xiangdi;Xin Zhouping
  • 通讯作者:
    Xin Zhouping

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其他文献

一种利用子结构综合技术的模型修正方法
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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弹性约束边界条件下拉索结构横向振动特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • DOI:
    10.13448/j.cnki.jalre.2015.137
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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海拔对乌拉山油松根围真菌群落结构的影响
  • DOI:
    10.13346/j.mycosystema.190243
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李敏;闫伟
  • 通讯作者:
    闫伟

其他文献

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基于网格局部重连技术的相容ALE方法
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  • 项目类别:
    面上项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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