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圧縮性流体の基礎方程式系に対する構造解析と非線形安定性

研究課題

研究課題/領域番号 16K05237
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数学解析
研究機関熊本大学

研究代表者

中村 徹  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (90432898)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード非線形偏微分方程式論 / 粘性保存則 / エネルギー法 / 時間漸近挙動 / 圧縮性粘性流体 / 粘性衝撃波 / 境界層解 / 漸近解析 / 解析学 / 偏微分方程式論 / 圧縮性流体 / 非線形安定性
研究実績の概要

本研究課題最終年度に当たる平成30年度は, これまでの研究に引き続き圧縮性粘性流体のモデル方程式系を包括するような一般的な対称双曲・放物型偏微分方程式系を1次元半空間上で考察し, 境界層解と呼ばれる定常解の漸近安定性及び非定常解の定常解への時間漸近率に関する研究に取り組んだ. 過去の研究においては, 単独の粘性保存則に現れる縮退定常解への時間漸近率が考察されており, 研究代表者らの研究 ('09) や川島・倉田 ('09) の研究により, 代数的時間漸近率の臨界指数について解析された. 特に川島・倉田 ('09) の結果において臨界指数は5であることが数学的に証明された. すなわち, 代数的重み付きL2空間において重み指数が5より小さいならば, 縮退定常解は漸近安定となり代数的時間漸近率が求められた. 一方で重み指数が5より大きくなると, 方程式の消散構造が変化することが示された. このような結果を踏まえて, 本研究では関連する連立粘性保存則系に対して縮退定常解への時間漸近率を重み指数が5より小さい場合について導出した. 単独の場合の過去の結果を鑑みると本結果は最適であると推察される. 証明の鍵は移流項の対称行列Aと粘性行列である正定値対称行列Bに対して, 行列BとAの積行列の固有値の符号の評価導出と, 行列A及びBで定まる2次形式の同時標準化にある. このような工夫を経て方程式系を対角化することにより, 固有値0に対応する方程式に単独方程式の解析の際に考案されたHardy型不等式の適用が可能となり, 臨界指数での時間漸近率の導出が可能となった.

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Viscous shock profile and singular limit for hyperbolic systems with Cattaneo's law2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura and S. Kawashima
    • 雑誌名

      Kinetic and Related Models

      巻: 11 号: 4 ページ: 795-819

    • DOI

      10.3934/krm.2018032

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Convergence rate of solutions towards the stationary solutions to symmetric hyperbolic-parabolic systems in half space2018

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura, S.Nishibata, N.Usami
    • 雑誌名

      Kinetic & Related Models

      巻: 11 号: 4 ページ: 757-793

    • DOI

      10.3934/krm.2018031

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymptotic stability of degenerate stationary solution to a system of viscous conservation laws in half line2018

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura
    • 雑誌名

      AIMS Mathematics

      巻: 3 号: 1 ページ: 35-43

    • DOI

      10.3934/math.2018.1.35

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Existence and asymptotic stability of stationary waves for symmetric hyperbolic-parabolic systems in half line2017

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura and S.Nishibata
    • 雑誌名

      Math. Models and Meth. in Appl. Sci.

      巻: 27 号: 11 ページ: 2071-2110

    • DOI

      10.1142/s0218202517500397

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Boundary layer solution to system of viscous conservation laws in half line2016

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura and S.Nishibata
    • 雑誌名

      Bull. Braz. Math. Soc., New Series

      巻: 47 号: 2 ページ: 619-630

    • DOI

      10.1007/s00574-016-0173-7

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Viscous shock wave and singular limit for hyperbolic systems with Cattaneo's law2018

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura
    • 学会等名
      XVII International Conference on Hyperbolic Problems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Viscous shock wave and singular limit for hyperbolic systems with Cattaneo's law2018

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura
    • 学会等名
      Mathematical Theory of Turbulence via Harmonic Analysisand Computational Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Viscous shock wave and singular limit for hyperbolic systems with Cattaneo's law2018

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura
    • 学会等名
      Recent development of mathematical fluid dynamics and hyperbolic conservation laws
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Viscous shock wave and singular limit for scalar conservation laws with Cattaneo's law2017

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura
    • 学会等名
      German-Japanese Workshop on PDEs
    • 発表場所
      University of Konstanz (ドイツ)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Asymptotic stability of stationary waves for symmetric hyperbolic-parabolic systems in half line2017

    • 著者名/発表者名
      中村徹
    • 学会等名
      第34回九州における偏微分方程式研究集会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2017-01-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Viscous shock wave and singular limit for some hyperbolic system with relaxation2017

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura
    • 学会等名
      Workshop on Hyperbolic and Parabolic Systems
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Degenerate boundary layer solution to a system of viscous conservation laws2016

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura
    • 学会等名
      The 11th AIMS Conference
    • 発表場所
      Orlando (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2016-07-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-12-27  

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