磁流体力学方程组的稳定性和不稳定性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11871005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.0万
  • 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:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Stability and instability of the magneto-hydrodynamic (MHD) equations are one of the hot and difficult issues in the field of PDEs in recent years. This project focuses on global well-posedness, stability and instability of inhomogeneous equilibrium magnetic field, Rayleigh-Taylor instability. Including global well-posedness for the non-resistive compressible MHD equations with vacuum and large initial data, stability of inhomogeneous equilibrium magnetic field where horizontal component is zero and vertical component is variant and instability of inhomogeneous equilibrium magnetic field where vertical component is zero and horizontal component is variant for the non-resistive compressible MHD equations with free boundary and vacuum, Rayleigh-Taylor instability under perturbation of inhomogeneous equilibrium magnetic field for the compressible MHD equations with free boundary and vacuum, stability and instability of axisymmetric equilibrium magnetic field for the non-resistive compressible MHD equations with free boundary and vacuum, and limit problems for the resistive compressible MHD equations with free boundary, then the associated analysis of the resistive compressible MHD equations with initial and boundary layers for these limit problems. These problems originate from practical problems with strong physical background and introduce many essential mathematical theoretical problems.
磁流体力学方程组的稳定性和不稳定性是近年来偏微分方程领域研究的热点和难点问题之一。本项目主要围绕磁流体力学方程组的整体适定性、非均匀稳态磁场的稳定性与不稳定性、Rayleigh-Taylor不稳定性等问题展开,重点研究无磁耗散含真空可压缩磁流体力学方程组大初值整体适定性以及该方程组自由边值问题非均匀稳态磁场水平方向为零,垂直方向不均匀的稳定性和垂直方向为零,水平方向不均匀的不稳定性;研究含真空可压缩磁流体力学方程组自由边值问题在非均匀稳态磁场扰动下的Rayleigh-Taylor不稳定性;研究无磁耗散含真空可压缩磁流体力学方程组自由边值问题在柱对称稳态磁场扰动下的稳定性和不稳定性;研究具有磁耗散的磁流体力学方程组自由边值问题当粘性系数和磁耗散系数趋于零时的极限问题以及相关的初始层、边界层理论。所研究内容均来源于实际物理问题,具有很强的应用背景,在数学上具有重要理论意义。

结项摘要

本项目主要研究了流体力学和等离子体物理中的磁流体力学方程组及相关模型的数学理论问题,特别关注这些模型的稳定性和不稳定性以及相关的边界层理论等。经过四年的研究,本项目主要建立了:(1)平面无磁阻可压缩磁流体力学方程组柯西问题大初值强解的整体存在性;(2)高维粘性和没有粘性的含真空可压缩磁流体力学方程组自由边值问题的Z-pinch线性不稳定性;(3)具有温度和部分耗散的磁流体力学方程组在一致磁场作用下Couette流和动力学平衡解的稳定性;(4)对于Euler稳定的profile情形,三阶项具有抑制Prandtl边界层的线性不稳定性的作用;(5)三维情形时,无热耗散具有磁耗散并且动量方程上具有阻尼项的磁流体力学方程组大初值整体光滑解的存在唯一性,以及无热耗散和无磁耗散情形该方程组大初值轴对称整体光滑解的存在唯一性;(6)具有物理边界的非等熵可压缩Navier-Stokes方程组在半空间或者球外有限时间爆破;(7)具全部粘性或者水平粘性本原方程的局部或者整体适定性理论;(8)当宽长比趋于零时,对应的伸缩Navier-Stokes方程的强解和z-弱解分别强收敛到本原方程的强解和z-弱解;(9)二维稳态磁流体力学方程组在水平磁场与水平流场之比远远小于1及其它相应假设下,对于外流为剪切流和非剪切流的情况下,边界层展开的有效性。这些结果的取得较好地完成了项目申请书提出的问题,必将为后续的深入研究和流体力学中千禧年大奖难题的解决提供必要的前期研究基础。这些结果目前已经在Communications on Pure and Applied Mathematics、Advances in Mathematics、Mathematical Models and Methods in Applied Sciences、SIAM Journal on Mathematical Analysis、Archive for Rational Mechanics and Analysis、Journal of Mathematical Fluid Mechanics、Journal of Differential Equations、Journal of Mathematical Physics、Science China Mathematics等主流学术期刊上公开发表。

项目成果

期刊论文数量(40)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
On the stability of hydrostatic equilibrium in a uniform magnetic field with partial dissipation
部分耗散均匀磁场中流体静力平衡的稳定性
  • DOI:
    10.1002/mma.8042
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Mathematical Methods in the Applied Sciences
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xintong Ji;Dongfen Bian
  • 通讯作者:
    Dongfen Bian
Stability of Couette flow for 2D Boussinesq system in a uniform magnetic field with vertical dissipation
具有垂直耗散的均匀磁场中二维 Boussinesq 系统的库埃特流稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.aml.2021.107415
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Applied Mathematics Letters
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Bian Dongfen;Dai Shouyi;Mao Jingjing
  • 通讯作者:
    Mao Jingjing
Global smooth axisymmetic solutions of the Boussinesq equations for magnetohydrodynamics convection
磁流体动力学对流Boussinesq方程的全局光滑轴对称解
  • DOI:
    10.1007/s00021-019-0468-8
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Mathematical Fluid Mechanics
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Dongfen Bian;Xueke Pu
  • 通讯作者:
    Xueke Pu
Boundary layer for 3D plane parallel channel flows of nonhomogeneous incompressible Navier-Stokes equations
非均匀不可压缩纳维-斯托克斯方程 3D 平面平行通道流的边界层
  • DOI:
    10.3934/dcds.2020193
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Discrete Continuous Dynamical Systems - A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shijin Ding;Zhilin Lin;Dongjuan Niu
  • 通讯作者:
    Dongjuan Niu
Stability for two-dimesioal plane Couette flow to the incompressible Navier-Stokes equations with Navier boundary conditions
具有纳维边界条件的不可压缩纳维-斯托克斯方程的二维平面库埃特流的稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Comm. Math. Sci.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁时进;林植林
  • 通讯作者:
    林植林

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其他文献

广义Navier-Stokes方程弱解的正则性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    数学物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    边东芬;原保全
  • 通讯作者:
    原保全
可压缩磁流体方程组整体弱解的不存在性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    山东大学学报(理学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    边东芬;原保全
  • 通讯作者:
    原保全
可压缩磁流体方程光滑解的爆破性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    数学物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    边东芬;唐童
  • 通讯作者:
    唐童

其他文献

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边东芬的其他基金

等离子体中MHD方程组的稳定性理论研究
  • 批准号:
    12271032
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    45 万元
  • 项目类别:
    面上项目
辐射流体力学方程组的适定性问题
  • 批准号:
    11501028
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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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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