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2015 年度 実績報告書

多孔質媒質中の二重拡散対流を記述する方程式系の数学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 14J05316
研究機関早稲田大学

研究代表者

内田 俊  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
キーワード二重拡散対流現象 / Brinkman-Forchheimer方程式 / 非圧縮性粘性流体 / 非単調摂動理論 / 時間周期問題 / Large Data / 大域アトラクター / 指数アトラクター
研究実績の概要

二重拡散対流現象とは,流体内の熱・溶質が空間的に不均一である時に生じる,通常の拡散過程よりも複雑な現象の総称である.多孔質媒質中における非圧縮性粘性流体の二重拡散対流現象を記述する方程式系に対し,本年度我々は以下に挙げる結果を得た.
(1) H1空間におけるアトラクターの構成:外力項が時間に依存しない場合に対し,次元が4以下の有界領域上における方程式系から生成される力学系に,ソボレフ空間H1における大域アトラクター及び指数アトラクターが存在することを示した.H1空間におけるアトラクターの構成には,各時刻における解のH2ノルム評価が必要となるが,我々はこれを,H. Brezisによる抽象論の,解の正則性に関する補題を修正・適用することで導出した.この補題の元々の証明では,作用素の極大単調性が巧妙に用いられるため,摂動項を加えても成立するという事実は,発展方程式論の観点からすれば非常に興味深い結果である.またこの方法は,流体現象を表す方程式系に対する解の正則性を議論する際の1つの手がかりを与えるものであると考えられる.
(2) 全空間領域上における時間周期解の構成:空間次元が3または4である全空間領域上における時間周期問題が,Large data(外力項に小ささの条件を課さない)の下で可解性を持つことを示した.ここではまず近似解として,領域を半径nの開球とした場合の時間周期解をLarge dataの下で構成する.その後近似解のnに対する一様有界性を導出,n→∞における収束性を議論することで全空間領域上の時間周期解を構成した.非有界領域上における非単調摂動項付き非線型放物型方程式の時間周期問題に対するLarge dataの下での可解性について言及した先行結果は非常に少ない為,この結果は非線形偏微分方程式の時間周期問題に対する一つの新しい知見を与えることに成功したと言える.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [学会発表] Time periodic problem of a system describing double-diffusive convection phenomena in the whole space2016

    • 著者名/発表者名
      Shun Uchida
    • 学会等名
      The 11th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 発表場所
      オーランド,アメリカ
    • 年月日
      2016-07-01 – 2016-07-05
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 二重拡散対流現象を記述する方程式系に対する全空間領域上の時間周期問題について2016

    • 著者名/発表者名
      内田 俊
    • 学会等名
      第140回神楽坂解析セミナー
    • 発表場所
      東京理科大学,東京
    • 年月日
      2016-04-23 – 2016-04-23
    • 招待講演
  • [学会発表] 全空間上の二重拡散対流方程式に対する時間周期問題の可解性について2016

    • 著者名/発表者名
      内田 俊
    • 学会等名
      第23回応用解析研究会シンポジウム
    • 発表場所
      ゆがわら万葉荘,神奈川
    • 年月日
      2016-02-29 – 2016-03-02
  • [学会発表] 二重拡散対流現象を記述する方程式系の全空間上における時間周期問題について2016

    • 著者名/発表者名
      内田 俊
    • 学会等名
      若手による流体力学の基礎方程式研究集会
    • 発表場所
      名古屋大学,愛知
    • 年月日
      2016-01-06 – 2016-01-07
    • 招待講演
  • [学会発表] 全空間上の二重拡散対流方程式に対する時間周期解の存在について2015

    • 著者名/発表者名
      内田 俊
    • 学会等名
      第41回発展方程式研究会
    • 発表場所
      日本女子大学,東京
    • 年月日
      2015-12-25 – 2015-12-27
  • [学会発表] Periodic solutions of double-diffusive convection system in the whole space2015

    • 著者名/発表者名
      内田 俊
    • 学会等名
      RIMS研究集会:非線形現象の解析への応用としての 発展方程式論の展開
    • 発表場所
      京都大学,京都
    • 年月日
      2015-10-21 – 2015-10-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Periodic problem for double-diffusive convection system in R^N with N=3,42015

    • 著者名/発表者名
      内田 俊,大谷 光春
    • 学会等名
      日本数学会2015年度秋季総合分科会
    • 発表場所
      京都産業大学,京都
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] 二重拡散対流方程式の時間周期問題について2015

    • 著者名/発表者名
      内田 俊
    • 学会等名
      第37回発展方程式若手セミナー
    • 発表場所
      小樽朝里クラッセホテル,北海道
    • 年月日
      2015-08-23 – 2015-08-26

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公開日: 2016-12-27  

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