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非对称Keyfitz-Kranzer方程组在压力消失过程中的质量集中和空化现象

2021-09-13方艳红郭俐辉

四川师范大学学报(自然科学版) 2021年5期

方艳红, 郭俐辉

(新疆大学 数学与系统科学学院,新疆 乌鲁木齐830046)

研究一类经典的双曲守恒律方程组

其中ρ、u和P分别表示密度、速度和压强.该系统是非对称Keyfitz-Kranzer方程组[1]的特殊形式,广泛应用于弹性力学和流体力学等领域.它也可以通过Aw-Rascle交通流模型[2]得到,而交通流广泛应用于描述交通事故以及其他交通现象的形成.

近年来,非对称Keyfitz-Kranzer方程组已被学者们广泛研究.文献[3]运用补偿紧性法估计了Keyfitz-Kranzer方程组黎曼不变量的边值问题,并证明其Cauchy问题全局有界熵解的存在性;文献[4]构造了Chaplygin气体非对称Keyfitz-Kranzer方程组的黎曼解;文献[5]对广义和修正Chaplygin气体非对称Keyfitz-Kranzer方程组的黎曼解及其解的极限行为进行了研究;文献[6]讨论了多方气体与广义Chaplygin气体非对称Keyfitz-Kranzer方程组的压力消失极限;文献[7]研究了多方气体非对称Keyfitz-Kranzer方程组的压力消失以及流扰动极限行为.关于Keyfitz-Kranzer方程组的更多研究可参见文献[8-9].

为了与宇宙观测数据一致,文献[10]在2014年提出扩展Chaplygin气体模型

更多研究请参看文献[11].扩展Chaplygin气体由2项组成:第1项是服从线性正压状态的普通流体,第2项与能量密度的倒数有关.它可以通过改变重力精确地研究宇宙加速度.本文研究α=1的特殊形式

也称为输运方程,可以通过Boltzmann方程[14]得到.输运方程(3)通常用来描述一些重大的物理现象,如自由粒子在碰撞作用下的黏附过程[15]以及宇宙中大规模结构的形成[16].本文主要通过从方程组(1)到(3)的压力消失极限过程研究宇宙2个不同时期之间的过渡.

本文……

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