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粘性流体方程式系の解の拡散と波動現象の数学解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K03368
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分12020:数理解析学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

小林 孝行  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (50272133)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードNavier-Stokes 方程式 / 2相流相転移モデル / 双曲型 Navier-Stokes 方程式 / 圧縮性 Navier-Stokes 方程式 / 消散項付波動方程式 / Navier Stokes 方程式 / 圧縮性 Navier Stokes 方程式 / 2相流相転移モデル / 双曲型 Navier Stokes 方程式 / 相転移境界を持つ2相流 / 非圧縮性双曲型流体方程式
研究成果の概要

全空間における圧縮性 Navier-Stokes-Korteweg 方程式の初期値問題では、拡散波動現象を明らかにした。また、この方程式では、音速がゼロの場合を考察し、ソボレフ空間、臨界 Besov 空間、最大正則性の枠組みで定数平衡状態の安定性を示した。2次元全空間における Navier-Stokes 及び双曲型 Navier-Stokes 方程式の初期値問題では、解の時空間における L2有界性を証明した。 また、双曲型 Navier-Stokes 方程式では外部領域と摂動半空間の場合に、解の局所エネルギー減衰評価を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

圧縮性 Navier-Stokes-Korteweg 方程式は、 蒸気と液体の2相流で、相転移境界が薄い遷移ゾーンとして見なされるモデル方程式として提唱されている。
この方程式の圧力項は非単調増加関数であるため、 定数平衡状態の安定性を議論する場合、音速がゼロの場合の考察が必要である。本研究で、その初期値問題が初めて考察され、安定性が示されたことは学術的意義がある。 双曲型 Navier-Stokes 方程式は、 斉次非圧縮性 Maxwell 流体のモデル方程式として提唱されている。本研究で、初期値境界値問題が初めて考察され、局所エネルギー減衰評価が得られたことは学術的意義がある。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件、 招待講演 11件)

  • [雑誌論文] Time decay estimate with diffusion wave property and smoothing effect for solutions to the compressible Navier-Stokes-Korteweg system2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi and K. Tsuda
    • 雑誌名

      Funkcialaj Ekvacioj

      巻: 64 ページ: 163-187

    • NAID

      130008083380

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The global well-posedness of the compressible fluid model of Korteweg type for the critical case2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi and M. MURATA
    • 雑誌名

      Differential and Integral Equation,

      巻: 34, No. 5-6 ページ: 245-264

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymptotic profile for diffusion wave terms of the compressible Navier-Stokes-Korteweg system2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, M. Misawa and K. Tsuda
    • 雑誌名

      Mathemmatics

      巻: 9(6) 683 号: 6 ページ: 1-20

    • DOI

      10.3390/math9060683

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Global existence and time decay estimate of solutions to the compressible Navier?Stokes?Korteweg system under critical condition2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Takayuki、Tsuda Kazuyuki
    • 雑誌名

      Asymptotic Analysis

      巻: To appear 号: 2 ページ: 1-23

    • DOI

      10.3233/asy-201600

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Global well-posedness and time-decay estimates of the compressible Navier-Stokes-Korteweg system in critical Besov spaces2019

    • 著者名/発表者名
      Noboru Chikami and Takayuki Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Fluid Mechanics

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 1-32

    • DOI

      10.1007/s00021-019-0431-8

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Time-space L2-boundedness for the 2D Navier-Stokes equations and hyperbolic Navier-Stokes equations2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi , M. Misawa and K. Nakamura
    • 雑誌名

      Tsukuba J. Mathematics

      巻: 43, No 2. ページ: 223-239

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time decay estimate with diffusion wave property and smoothing effect for solutions to the compressible Navier-Stokes-Korteweg system2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi and K. Tsuda
    • 雑誌名

      Funkcialaj Ekvacioj

      巻: to appear

    • NAID

      130008083380

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global well-posedness and time-decay estimates of the compressible Navier-Stokes-Korteweg system in critical Besov space2019

    • 著者名/発表者名
      N. Chikami and T. Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Fluid Mechanics

      巻: to appear

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On a local energy decay estimate of solutions to the hyperbolic type Stokes equations2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, T. Kubo and K. Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations,

      巻: 263, 10 ページ: 6061-6081

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] On the compressible Navier-Stokes-Korteweg system under the critical condition2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      研究集会「Dispersive and wave equations」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 圧縮性 Navier-Stokes-Korteweg 方程式の大域的適切性について2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      研究集会「非線型偏微分方程式と走化性」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Global well-posedness of the compressible Navier-Stokes-Korteweg system under critical condition2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      International Workshop on Multi-Phase Flows: Analysis, Modelling and Numerics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 圧縮性 Navier-Stokes-Korteweg 方程式の時間大域解の存在と解の漸近挙動について2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      第10回弘前非線形方程式研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The global well-posedness of the compressible fluid model of Korteweg type for the critical case2021

    • 著者名/発表者名
      M. Murata
    • 学会等名
      日本数学会年会 函数方程式論分科会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Global existence and time decay estimate of solutions to the compressible Navier- Stokes-Korteweg system under critical condition2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      Maximal regularity and nonlinear PDE, RIMS, Kyoto University
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Global existence of solutions to the compressible Navier-Stokes-Korteweg system2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      第36回九州における偏微分方程式研究集会, 九州大学西新プラザ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Global existence and time decay estimate of solutions to the compressible Navier-Stokes-Korteweg system under critical condition2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      Maximal regularity and nonlinear PDE, RIMS, Kyoto University
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On a local energy decay estimates of solutions to the Hyperbolic type Stokes equations2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      Conference on Mathematical Fluid Dynamics, Bad Boll, Germany
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On a local energy decay estimates of solutions to the linear hyperbolic Navier Stokes equations2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      The Third Wayamba International Conference, Wayamba University, Sri Lanka
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Decay property for the Compressible Navier-Stokes-Korteweg system2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      Workshop on Mathematical Sciences, Wayamba University, Sri Lanka
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stability problem for a constant equilibrium to the Compressible Navier-Stokes-Korteweg system2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      Mathematical Fluid Mechanics and Related Topic, Tokyo Inst. Tech.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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