摘要
非线性发展方程是非线性科学中的一个重要分支,是非线性科学的前沿领域和研究热点,也是非线性偏微分方程的一个重要研究领域.随着近代物理对孤立子和混沌问题的研究,涌现出了一大批具有非线性色散或耗散的崭新的非线性发展方程,其中包括具有孤立子解的KdV方程、长短波方程、Zakharov方程等.这些方程和物理问题紧密相连,其研究内容也在不断地丰富和发展.例如,除了经典解的存在性、唯一性、正则性、有限时间内可能的爆破性外,还研究它的长时间行为,包括解随空间和时间的衰减性、散射性、稳定性以及整体吸引子、惯性流形的拓扑结构、保守系统的混沌研究等等.整体吸引子是描述非线性发展方程解的长时间行为的一个重要概念,当然也是无穷维动力系统中的非常重要的一个概念.整体吸引子的结构是很复杂的,除了包括非线性发展方程初值问题简单平衡点(可能是多重解)外,还包括时间周期的轨道,拟周期解的轨道,以及分形、奇异吸引子等,它可能不是光滑流形,且具有非整数维数.整体吸引子也是研究混沌行为的一个重要概念,因此,研究整体吸引子可以了解非线性发展方程的混沌行为.惯性流形是一个至少为Lipschitz连续的有限维流形,它在相空间是正不变的,指数地逼近轨线,且含有整体吸引子.但许多非线性发展方程的惯性流形的存在性依赖于谱间隙条件的限制,而这个条件是很苛刻的,比如Navier-Stokes方程就不满足.另外,惯性流形虽然光滑,但整体吸引子可能不光滑.很自然地,学者们想到用一种近似的、光滑的、比较容易求的流形去逼近整体吸引子和惯性流形,这就是近似惯性流形.近似惯性流形是一有限维光滑流形,在有限的时间内,它可把方程的任一解吸进它的薄的邻域内,特别的,整体吸引子也包含在这个邻域内.本文将讨论有界区域上描述非线性媒介中水波相互作用的长短波方程组周期边值问题解的长时间性态.首先,应用Galerkin方法及技巧,通过建立定解问题解对时间大范围的一致先验估计,证明长短波方程组周期边值问题整体光滑解的存在唯一性;其次,针对长短波方程组的抽象微分方程形式,应用算子理论,构造了系统的平坦的近似惯性流形和非平坦的近似惯性流形.进一步,证明了两种近似惯性流形具有同样的逼近整体吸引子的阶数.
In the paper, we construct two approximate inertial manifolds for the generalized long-short wave equations with dissipation term. We present here a nonlinear finite dimensional analytic manifold that approximates closely the global attractor in the one-dimensional case. The orders of approximations of these manifolds to the global attractor are obtained.
出处
《河南大学学报（自然科学版）》
CAS
2016年第6期739-749,共11页
Journal of Henan University:Natural Science
基金
supported in part by the Natural Science Foundations of China(11471099,11671120)
关键词
广义长短波方程组
解的长时间性态
近似惯性流形
generalized long-short wave equations
long time behavior
approximate inertial manifolds
