+
A MULTIPOINT INITIAL-FINAL VALUE PROBLEM FOR A LINEAR MODEL OF PLANE-PARALLEL THERMAL CONVECTION IN VISCOELASTIC INCOMPRESSIBLE FLUID
стр.5-22
The linear model of plane-parallel thermal convection in a viscoelastic incompressible Kelvin-Voigt material amounts to a hybrid of the Oskolkov equations and the heat equations in the Oberbeck-Boussinesq approximation on a two-dimensional region with Bénard's conditions. We study the solvability of this model with the so-called multipoint initial-final conditions. We use these conditions to reconstruct the parameters of the processes in question from the results of multiple observations at various points and times. This enables us, for instance, to predict emergency situations, including the violation of continuity of thermal convection processes as a result of breaching technology, and so forth. For thermal convection models, the solvability of Cauchy problems and initial-final value problems has been studied previously. In addition, the stability of solutions to the Cauchy problem has been discussed. We study a multipoint initial-final value problem for this model for the first time. In addition, in this article we prove a generalized decomposition theorem in the case of a relatively sectorial operator. The main result is a theorem on the unique solvability of the multipoint initial-final value problem for the linear model of plane-parallel thermal convection in a viscoelastic incompressible fluid.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ФОРМА КЛЮЧЕВОЙ ФУНКЦИИ В ЗАДАЧЕ О МОДЕЛИРОВАНИИ ВЕТВЛЕНИЙ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЭКСТРЕМАЛЕЙ С РЕЗОНАНСОМ 1:1:1
стр.23-32
В статье изложена допускающая алгоритмизацию методика приближенного вычисления нормализованных ключевых функций в задаче о ветвлении периодических экстремалей гладкого функционала действия вблизи его точки минимума. Периодические экстремали такого функционала служат прототипами периодических колебаний динамических систем, сегнетоэлектрических фаз кристаллов, нелинейных периодических волн и т.д. Изучение бифуркации циклов динамических систем посредством ключевых уравнений и ключевых функций было недавно проведено в работах А.П. Карповой, Н.А. Копытина, Е.В. Деруновой и Ю.И. Сапронова в случаях двойных резонансов p 1 : p 2 : p 3, p 1 < p 2 < p 3. В настоящей статье рассмотрен мало изученный случай p 1 = p 2 = p 3 = 1. Предложенная в статье исследовательская схема опирается на вариационную версию метода Ляпунова - Шмидта, в соответствии с которой численное и качественное описание бифуркаций циклов сводится к анализу ветвления критических точек так называемой ключевой функции. В качестве демонстрационной модели рассмотрен функционал действия, соответстваующий обыкновенному дифференциальному уравнению шестого порядка. Приведены примеры раскладов ветвей критических точек и описан подход к классификации таких раскладов, основанный на разбиении бифурцирующих ветвей на подмножества с одинаковыми индексами Морса и на описании взаимных примыканий бифурцирующих критических точек.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ON GLOBAL IN TIME SOLUTIONS FOR DIFFERENTIAL-ALGEBRAIC EQUATIONS
стр.33-39
We investigate differential-algebraic equations arising in mathematical models that describe some radio-technical devises. A class of differential-algebraic equations is described, for which necessary and sufficient conditions for global in time existence of solutions are proved. As well as in many papers where sufficient conditions for such equations are obtained, we reduce them to ordinary differential equations and then apply the necessary and sufficient conditions for the latter. We deal with the systems whose matrix pencil is regular and (for simplicity) the characteristic polynomial satisfies the rank-degree condition. We also require some additional conditions that allow us to reduce the differential-algebraic system to ordinary differential one.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГАЗОВЗВЕСИ С ХИМИЧЕСКИМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ В ПРИБЛИЖЕНИИ ПАРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
стр.40-49
Ковалев Ю.М., Пигасов Е.Е.
В данной работе предложена математическая модель, описывающая переход горения во взрыв твердого унитарного топлива в двухфазной гетерогенной среде: газ - твердые частицы, инвариантная относительно преобразования Галилея. Проведенный анализ существующих математических моделей, описывающих переход горения во взрыв твердого унитарного топлива в двухфазной гетерогенной среде: газ - твердые частицы, показал, что они не являются инвариантными относительно преобразования Галилея. Были подробно изучены причины, приводящие законы сохранения к не инвариантности относительно преобразования Галилея, которые были устранены в математической модели перехода горения во взрыв твердого унитарного топлива в двухфазной гетерогенной среде: газ - твердые частицы, предложенной в работе.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
О КОРРЕКТНОЙ РАЗРЕШИМОСТИ ЗАДАЧИ КОШИ ДЛЯ ОБОБЩЕННОГО ТЕЛЕГРАФНОГО УРАВНЕНИЯ
стр.50-59
Костин В.А., Костин А.В., Бадран Д.С.
В работе устанавливается равномерно корректная разрешимость задачи Коши для обобщенного телеграфного уравнения с переменными коэффициентами, частным случаем которого является классическое телеграфное уравнение. Установление корректной разрешимости математических задач является одним из основных условий при их численной реализации. Как известно, для классического телеграфного уравнения решение задачи Коши находится в классе дважды непрервно дифференцируемой функции и с помощью метода Римана выписывается в явном виде. Однако, при этом вопрос устойчивости решения в зависимости от начальных данных, требующий использования соответствующих метрических пространств в этих работах не обсуждается. Между тем этот вопрос является наиболее важным при корректной численной реализации решения задачи, когда его существование и единственность доказаны. В настоящей заметке методами теории полугрупп линейных преобразований, устанавливается равномерно корректная разрешимость задачи Коши в пространствах функций интегрируемых с экспоненциальным весом для некоторого класса дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами. Получено точное решение задачи Коши и указаны условия на коэффициенты, при которых задача раномерно корректна в некоторых функциональных пространствах. Следствием из этих результатов является равномерная корректность задачи Коши для классического телеграфного уравнения с постоянными коэффициентами.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
О КОРРЕКТНОЙ РАЗРЕШИМОСТИ НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧ ФИЛЬТРАЦИИ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ
стр.60-68
Небольсина М.Н., Аль Кхазраджи
В работе методом теории полугрупп линейных преобразований устанавливается равномерно корректная разрешимость начально-краевых задач для одного класса интегрально-дифференциальных уравнений, рассматриваемых в ограниченной и полуограниченной областях, которые описывают процессы нестационарной фильтрации сжимающей жидкости в пористой среде. Частный случай таких уравнений на полубесконечной прямой с условием Дирихле на границе рассматривался в работе Ю.И. Бабенко. В этой работе требовалось найти градиент давления на границе области. Здесь ответ получен формальным применением дробного интегро-дифференцирования, не затрагивая вопроса о корректной разрешимости и устойчивости решения к погрешностям по исходным данным. При этом решение задачи представляется в виде формального ряда с неограниченным оператором, сходимость которого также не обсуждается. Метод теории сильно непрерывных полугрупп преобразований позволяет установить равномерно корректную разрешимость задач Дирихле и Неймана как для конечных так и бесконечных областей. Это дает возможность в случае задачи Дирихле корректно вычислить градиент давления на границе и значение решения на границе в случае условий Неймана. Здесь же доказана устойчивость решения по начальным данным.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
О СИЛЬНЫХ РЕШЕНИЯХ ОДНОЙ МОДЕЛИ ТЕРМОВЯЗКОУПРУГОСТИ ТИПА ОЛДРОЙДА
стр.69-76
Для начально-граничной задачи динамики термовязкоупругой среды типа Олдройда в плоском случае установлена локальная теорема существования сильного решения. Изучаемая сплошная среда является ограниченной областью на плоскости с достаточно гладкой границей. Рассматриваемая система уравнений является обобщением системы Навье-Стокса-Фурье и получается из нее путем добавления в тензор напряжений интегрального слагаемого, отвечающего за память среды. Вначале рассматривается начально-граничная задача для системы вязкоупругости типа Олдройда с переменной вязкостью. Затем рассматривается начально-граничная задача для уравнения сохранения энергии с переменным коэффициентом теплопроводности и интегральной частью. Разрешимость этих задач устанавливается путем сведения к операторным уравнениям, для разрешимости которых применяется принцип сжимающих отображений. Для разрешимости исходной системы термовязкоупругости устраивается итерационный процесс, заключающийся в последовательном решении вспомогательных задач. Подходящие априорные оценки дают сходимость последовательных приближений на достаточно малом временном промежутке. Докозательство существенным образом опирается на результаты L. Consiglieri о разрешимости соответствующей системы Навье - Стокса - Фурье.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
БИФУРКАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ЗАДАЧИ КАПИЛЛЯРНОСТИ С КРУГОВОЙ СИММЕТРИЕЙ
стр.77-83
В нелинейной постановке достаточно хорошо изучены равновесные устойчивые и неустойчивые формы малых капель в поле силы тяжести. Эти формы являются решениями известного уравнения капиллярности и находятся итерационными методами в виде рядов. Если размер капли достаточно большой, или изнутри на нее воздействует потенциал, то нарушается сходимость приближенных решений. При этом полученные решения начинают противоречить физическим экспериментам. Разрешимость капиллярного уравнения доказана Н.Н. Уральцевой. При воздействии потенциала происходят перестройки поверхности. Описание особых состояний поверхности с помощью уравнения капиллярности осложнено структурой этого и соответствующего линеаризованного уравнений. С другой стороны, задача капиллярности вариационная. Основным слагаемым энергетического функционала является функционал площади, который исследовался в работах А.Т. Фоменко, А.Ю. Борисовича, Л.В. Стенюхина в связи с задачей о минимальных поверхностях. Исследованию экстремалей подобных нелинейных функционалов в банаховых и гильбертовых пространствах посвящены работы Ю.И. Сапронова, Б.М. Даринского, С.Л. Царева, Г.А. Свиридюка и других математиков. В результате, в настоящей работе получены достаточные условия существования особых решений задачи капиллярности при воздействии внешнего потенциала в терминах вариационности задачи и нормального расслоения возмущений. Приведен пример, в котором построена новая редукция капиллярного уравнения вблизи центра симметрии капли. Найдены критические значения параметра, зависящего от числа Бонда, установлена аналитическая форма решения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
HOFF''S MODEL ON A GEOMETRIC GRAPH. SIMULATIONS
стр.84-91
This article studies numerically the solutions to the Showalter-Sidorov (Cauchy) initial value problem and inverse problems for the generalized Hoff model. Basing on the phase space method and a modified Galerkin method, we develop numerical algorithms to solve initial-boundary value problems and inverse problems for this model and implement them as a software bundle in the symbolic computation package Maple 15.0. Hoff's model describes the dynamics of H-beam construction. Hoff's equation, set up on each edge of a graph, describes the buckling of the H-beam. The inverse problem consists in finding the unknown coefficients using additional measurements, which account for the change of the rate in buckling dynamics at the initial and terminal points of the beam at the initial moment. This investigation rests on the results of the theory of semi-linear Sobolev-type equations, as the initial-boundary value problem for the corresponding system of partial differential equations reduces to the abstract Showalter-Sidorov (Cauchy) problem for the Sobolev-type equation. In each example we calculate the eigenvalues and eigenfunctions of the Sturm-Liouville operator on the graph and find the solution in the form of the Galerkin sum of a few first eigenfunctions. Software enables us to graph the numerical solution and visualize the phase space of the equations of the specified problems. The results may be useful for specialists in the field of mathematical physics and mathematical modelling.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МЕТОДЫ ТИПА АДАМСА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ВЫРОЖДЕННЫХ ИНТЕГРО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
стр.93-106
В статье рассмотрены линейные интегро-дифференциальные системы уравнений первого порядка с тождественно вырожденной матрицей перед производной. Для данных систем задано начальное условие, которое предполагается согласованным с правой частью. Рассматриваемые в статье постановки задач возникают при математическом моделировании сложных электрических цепей. Используя аппарат матричных полиномов, выделен класс задач, имеющих единственное решение. Обсуждаются трудности численного решения таких задач, в частности неустойчивость многих неявных методов. Для численного решения такого класса задач предложены многошаговые методы, которые основаны на явной квадратурной формуле Адамса для интегрального слагаемого и на экстраполяционных формулах. Сформулированы достаточные условия сходимости таких алгоритмов к точному решению. Приведены результаты численных расчетов, которые хорошо согласуются с теоретическими выкладками.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ ВОЛЬТЕРРА I РОДА С КУСОЧНО-НЕПРЕРЫВНЫМИ ЯДРАМИ
стр.107-115
Сидоров Д.Н., Тында А.Н., Муфтахов И.Р.
Интегральные уравнения Вольтерра имеют большое значение при построении математических моделей в физике, экономике, экологии и т.д. Важную роль во многих таких моделях играют рассматриваемые в данной статье линейные интегральные уравнения Вольтерра первого рода, у которых ядра претерпевают разрывы первого рода на определенных кривых, проходящих через начало координат. Приводятся теоретические результаты относительно вопросов существования и единственности решений таких уравнений и их регуляризации. Также для таких уравнений Вольтерра первого рода с кусочно-непрерывными ядрами предлагается эффективный численный метод решения, который основан на использовании квадратурной формулы средних прямоугольников. Указана оценка погрешности предлагаемого метода. Для модельных примеров приведены результаты численных расчетов, содержащие информацию о погрешностях и порядке сходимости.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
INTRODUCING A POWER OF THE OPERATOR IN DIRECT SPECTRAL PROBLEMS
стр.116-120
Zakirova G.A., Kirillov E.V.
The resolvent method, proposed by Sadovnichiy and Dubrovsky in the 1990s, is successfully applied in the direct spectral problem to calculate the asymptotics of eigenvalues of the perturbed operator, find formulas for the regularized trace, and recover perturbation. But the application of this method faces difficulties when the resolvent of the unperturbed operator is non-nuclear. Therefore, a number of physical problems could only be considered on the interval. This article describes a justification of the transition to the power of an operator in order to expand the area of possible applications of the resolvent method. Considering the problem of calculating the regularized trace of the Laplace operator on a parallelepiped of arbitrary dimension, we show that for every fixed dimension it is possible to choose the required power of the operator and to calculate the regularized traces. These studies are relevant due to the need to study important applied problems, particularly in hydrodynamics, electronics, elasticity theory, quantum mechanics, and other fields.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
THE EXISTENCE OF A UNIQUE SOLUTION TO A MIXED CONTROL PROBLEM FOR SOBOLEV-TYPE EQUATIONS
стр.121-127
This article studies a mixed control problem for Sobolev-type equations in the case of a relatively radial operator. We use the Showalter-Sidorov initial condition. The difference in the statement of our problem from those studied previously by other researchers amounts to the form of the quality functional, which, in the authors' opinion, is more adequate to model applications in economics and technology. We prove an existence and uniqueness theorem for the solution to this problem.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
OPTIMAL CONTROL OF SOLUTIONS TO THE MULTIPOINT INITIAL-FINAL PROBLEM FOR NONSTATIONARY RELATIVELY BOUNDED EQUATIONS OF SOBOLEV TYPE
стр.128-134
Sagadeeva M.A., Badoyan A.D.
We study the problem of optimal control of solutions to an operator-differential equation, which is not solved with respect to the time derivative, together with a multipoint initial-final condition. In this case, one of the operators in the equation is multiplied by a scalar function of time. By the properties of the operators involved, the stationary equation has analytical resolving group. We construct a solution to the multipoint initial-final problem for the nonstationary equation. We show that a unique optimal control of solutions to this problem exists. Apart from the introduction and bibliography, the article consists of three sections. The first section provides the essentials of the theory of relatively p-bounded operators. In the second section we construct a strong solution to the multipoint initial-final problem for nonstationary Sobolev-type equations. The third section contains our proof that there exists a unique optimal control of solutions to the multipoint initial-final problem.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ КОСТИН (К 75-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ)
стр.135-140
Баев А.Д., Валюхов С.Г., ОВЧИННИКОВ В.И., Орлов В.П., Сапронов Ю.И., Свиридюк Г.А.
Загружаем данные из библиотечной системы...
