可压缩流体的瑞利-泰勒不稳定性的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11471134
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 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:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The equations of hydrodynamics, in spite of their complexity, allow some simple patterns of flow (such as between parallel planes, or rotating cylinders) as stationary solutions. These patterns of flow can, however, be realized only for certain ranges of the parameters characterizing them. Outside these ranges, they cannot be realized. The reason for this lies in their inherent instability, i.e. in their inability to sustain themselves against small perturbations to which any physical system is subject. One important case of this instability is Rayleigh-Taylor instability which is an acceleration-driven instability of density inverted fluid interfaces. And the above instability is abundant in nature, for example, oceans, atmospheres and plasma. The classical study deals with linear incompressible fluid model. While the main focus of this program is on the effects of compressibility as well as entropy on the nonlinear instability. We will show that even if a compressible system has no density inversion anywhere, the system is still unstable. Our research mainly includes four aspects: single layer fluids, multi-layer fluids, viscous or rotating fluids and electrical fluids subjected to magnetic field. We hope to know how the compressibility as well as entropy impact the Rayleigh-Taylor instability exactly.
流体动力学方程组存在一些简单的静态解,这些静态解仅在系统各参数的小幅度变化范围内存在。一旦超过这些范围,就不存在上述的静态解了。究其原因,这些静态解本身无法抵抗任何小的扰动,即系统与生俱来的不稳定性导致的。这其中就包含一种重要的不稳定性,即由惯性力驱动的Rayleigh-Taylor不稳定性。这一不稳定性广泛的存在于大气,海洋,等离子体等自然现象当中。以往的研究多集中在不可压流体的线性模型,本项目集中研究可压缩性以及熵对该非线性不稳定性的影响,试图证明可压缩系统比不可压缩系统更不稳定。甚至即便系统流体密度上轻下重,依然存在Rayleigh-Taylor不稳定。我们准备由浅入深的分四个层次展开研究,单层可压流体,多层可压流体,带粘性或旋转的可压流体以及磁场中的带电可压流体,希望能把可压缩性以及熵对流体Rayleigh-Taylor不稳定性的影响研究清楚。

结项摘要

本项目主要从动力系统角度,研究变密度粘性流体动力学中非线性瑞利—泰勒不稳定性的数学理论,其中包括可压流体、非齐次不可压磁流体、以及对应的分层流等模型。所采用的证明框架为:首先建立模型解的局部适定性;其次构造对应的线性化方程组的增长性解及线性算子的谱;最后把非线性方程组写成温和解的形式,使得主要的线性部分能够控制非线性部分,从而得出非线性不稳定性。由于这些模型都有各自的特点,为了克服其所产生的数学难点,我们探索了一些新的变换方法及一般的变分方法来研究密度连续情况模型,然后进一步研究分层流中的自由边界问题。我们的结果不但丰富了流体动力学中有关不稳定性的数学理论,而且还为实际物理应用提供数学角度的理论指导。

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)
Stability of rarefaction waves for 1-D compressible viscous micropolar fluid model
一维可压缩粘性微极性流体模型稀疏波的稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.jmaa.2016.12.085
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Journal of Mathematical Analysis and Applications
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Jin Jing;Duan Ran
  • 通讯作者:
    Duan Ran
Large-time behavior of liquid crystal flow with a trigonometric condition in two dimensions
二维三角条件下液晶流动的大时间行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Communications on Pure and Applied Analysis
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Fan Jishan;Jiang Fei
  • 通讯作者:
    Jiang Fei
On Linear Instability and Stability of the Rayleigh-Taylor Problem in Magnetohydrodynamics
磁流体动力学中瑞利-泰勒问题的线性不稳定性和稳定性
  • DOI:
    10.1007/s00021-015-0221-x
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATHEMATICAL FLUID MECHANICS
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Jiang Fei;Jiang Song
  • 通讯作者:
    Jiang Song
Global strong solution to compressible Navier-Stokes equations with density dependent viscosity and temperature dependent heat conductivity
具有密度相关粘度和温度相关热导率的可压缩纳维-斯托克斯方程的全局强解
  • DOI:
    10.1016/j.jde.2017.01.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Differential Equations
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Duan Ran;Guo Ai;Zhu Changjiang
  • 通讯作者:
    Zhu Changjiang
On stabilizing effect of elasticity in the Rayleigh-Taylor problem of stratified viscoelastic fluids
分层粘弹性流体瑞利-泰勒问题中弹性的镇定作用
  • DOI:
    10.1016/j.jfa.2014.01.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Functional Analysis
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Jiang Fei;Jiang Song;Wu Guochun
  • 通讯作者:
    Wu Guochun

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    --
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    --
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  • 通讯作者:
    刘小诗
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  • 通讯作者:
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    --
  • 期刊:
    热带地理
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李照航

其他文献

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段然的其他基金

若干物理量对瑞利-泰勒问题的影响的研究
  • 批准号:
    11971193
  • 批准年份:
    2019
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可压缩流体中若干方程解的稳定性与不稳定性的研究
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相似国自然基金

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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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