带阻尼的磁流体方程组的整体适定性

3D MHD方程组的整体适定性研究
本文探讨了带阻尼项的三维磁流体动力学(MHD)方程组的整体适定性问题。通过设定不同条件下的参数范围,证明了在特定条件下该方程组存在唯一整体强解。研究揭示了阻尼强度与适定性的关系及速度场与磁场间的相互作用。

在 [Zujin Zhang, Chupeng Wu, Zheng-an Yao, Remarks on global regularity for the 3D MHD system with damping, Applied Mathematics and Computation, 333 (2018), 1—7] 中, 我们考虑带阻尼的磁流体方程组 $$\bee\label{MHD_damping} \sedd{\ba{ll} \p_t\bbu+(\bbu\cdot\n)\bbu -(\bbb\cdot\n)\bbb -\lap\bbu +|\bbu|^{\al-1}\bbu +\n\pi=\bf{0},\\ \p_t\bbb+(\bbu\cdot\n)\bbb -(\bbb\cdot\n)\bbu -\lap\bbb +|\bbb|^{\beta-1}\bbb =\bf{0},\\ \n\cdot\bbu=\n\cdot\bbb=0,\\ \bbu|_{t=0}=\bbu_0,\quad \bbb|_{t=0}=\bbb_0, \ea} \eee$$ 并证明了如果 $$\bee\label{thm:1} 3\leq \al\leq \f{27}{8},\quad \be\geq 4; \eee$$ $$\bee\label{thm:2} \f{27}{8}<\al\leq\f{7}{2},\quad \be\geq \f{7}{2\al-5}; \eee$$ $$\bee\label{thm:3} \f{7}{2}<\al<4,\quad \be\geq \f{5\al+7}{2\al}; \eee$$ $$\bee\label{thm:4} \al\geq 4,\quad \be\geq 1. \eee$$ 那么 \eqref{MHD_damping} 有一个唯一的整体强解. 主要想法有两个: 一是阻尼越强, 整体适定性应该更好做; 二是速度场如果足够好, 那么磁场可不要阻尼. 

转载于:https://www.cnblogs.com/zhangzujin/p/8743480.html

### 阻尼单摆一阶微分方程组的数值求解 阻尼的单摆在物理系统中可以被描述为一个二阶微分方程。为了利用 `ode45` 进行求解,该二阶微分方程应当转换成两个耦合的一阶微分方程的形式[^2]。 对于阻尼的单摆问题,假设 θ 是角位移,ω 是角速度,则系统的状态可以用这两个变量来表示。引入阻尼系数 c 和重力加速度 g 后,可以通过下面的状态空间表达式定义: \[ \theta' = \omega \] \[ \omega' = -\frac{c}{m} \cdot \omega - \frac{g}{l}\sin(\theta) \] 这里 \( m \) 表示摆锤的质量,\( l \) 表示摆长。上述方程组能够通过 MATLAB 中的 `ode45` 来解决。下面是具体的实现代码: ```matlab function damped_pendulum_ode45() % 参数设置 global c g l m; c = 0.5; % 阻尼系数 g = 9.81; % 重力加速度 (m/s^2) l = 1; % 摆长 (m) m = 1; % 质量 (kg) % 初始条件:角度和角速度 theta0 = pi / 4; % 初始角度 (rad),即π/4弧度或45度 omega0 = 0; % 初始角速度 (rad/s) % 时间范围设定 tspan = [0, 10]; % 解的时间跨度是从0到10秒 % 使用 ode45 求解 [t, Y] = ode45(@(t,Y) pendulumODE(t,Y,c,g,l,m), tspan, [theta0, omega0]); % 绘图显示结果 figure; subplot(2,1,1); plot(t, Y(:,1)); title('Angle vs Time'); xlabel('Time(s)'); ylabel('\theta(rad)'); subplot(2,1,2); plot(t, Y(:,2)); title('Angular Velocity vs Time'); xlabel('Time(s)'); ylabel('\omega(rad/s)'); end % 定义导数函数 function dydt = pendulumODE(~,Y,c,g,l,m) global c g l m; dydt = zeros(2,1); % 初始化输出数组 dydt(1) = Y(2); % 角速度等于θ' dydt(2) = -(c/m)*Y(2)-(g/l)*sin(Y(1)); % ω'=-(c/m)ω-(g/l)sin(θ) end ``` 此段程序首先设置了参数值以及初始条件,接着调用了 `ode45` 对给定时间范围内的一阶微分方程进行了积分运算,并最终展示了随时间变化的角度和角速度图形[^1]。
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