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带有记忆项非线性Berger型方程的长时间动力学行为分析

2021-03-22刘琳琳李正波范小明

关键词:定义

刘琳琳,李正波,范小明

(西南交通大学 数学学院,成都 611756)

飞机在高空高速飞行过程中,机身表面常常会遇到不稳定气流从而产生非线性振动。Berger型方程就是描述这类问题的偏微分方程。对于Berger型方程的研究,之前的探索主要关注于带有强阻尼g(ut)项的Berger型方程[1-7],而对带有弱阻尼的Berger型方程则涉及较少[8-14]。Jorge等[14]研究了r阶延展项并且带有强阻尼g(ut)的Berger型方程,证明了全局吸引子的存在性。Potomkin[8]研究了带有记忆项并且延展项为2阶的Berger型方程的长时间动力学行为,在此基础上[8,14],提出了带有弱阻尼记忆项以及r阶延展项的Berger型方程:

其中延展项T(·),非线性源项f(u)分别为

式中:Ω是R3中边界充分光滑的有界领域,函数u(x,t)表示金属板在x位置、t时刻的扰度。函数T(·)用于描述板面的伸缩程度,其中α与板平面上的压力值成正比,函数g(s)表示记忆内核。同时这里的边界条件意味着板的边缘是绞接的。

利用文献[13]中的方法引入新变量将非自治动力系统转化为自治动力系统,通过令v=ut将方程变成一阶的微分方程,再运用半群方法证明了带记忆项的Berger型方程的解是适定的,可以生成一个动力系统。将改进能量函数定义为Φ函数,证明了Φ函数是一个严格的Lyapunov函数,从而得到Berger型动力系统是一个梯度系统。不再沿用传统方法只关注单个轨道,而是借助研究2个轨道差的方法,证明了带有记忆项的Berger型动力系统在每个正向不变有界集上是拟稳定的,也就得到了动力系统是渐近光滑的。再根据文献[15]中定理7.5.9,证明了所研究的带记忆项的Berger型动力系统具有紧的全局吸引子A。……

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