数学 > 偏微分方程分析
[提交于 2025年8月19日
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标题: 三维Navier-Stokes-Biot耦合通过移动的网格板界面:弱解的存在性
标题: Three-dimensional Navier-Stokes-Biot coupling via a moving reticular plate interface: existence of weak solutions
摘要: 我们证明了涉及不可压缩、粘性、牛顿流体和多层多孔(粘弹性)结构的正则化三维流体-结构相互作用(FSI)问题存在有限能量弱解。 该结构由一个由Biot方程建模的厚层和一个具有惯性和弹性能量、对流体流动透明的薄网状板组成。 耦合是非线性的,因为它是在一个未知的移动界面上进行的,该界面不是先验已知的,而是由解本身定义的,使得该问题成为移动边界问题。 这种非线性自由边界耦合,加上Biot位移的有限正则性,使得经典的弱公式在有限能量下定义不清。 为了解决这个问题,我们引入了一种最小侵入性正则化方法,基于Biot位移的适当扩展和卷积,选择使得正则化问题与原始模型保持一致。 然后我们通过Lie算子分裂方案构造正则化问题的近似解,并推导出统一的能量界限。 虽然这些界限保证了弱和弱*收敛,但在非线性项中取极限需要更精细的紧致性论证,包括Aubin-Lions引理的变体以及适用于移动非Lipschitz界面的工具。 该结果特别适用于纯弹性情况(无结构阻尼)以及多孔粘弹性情况。 这项工作将Kuan-Čanić-Muha 2024的二维分析扩展到完全三维设置,并据我们所知,提供了第一个对于具有渗透界面的非线性耦合、多层三维Navier-Stokes-Biot FSI系统的存在性结果。
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