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关于多维可压缩 Navier-Stokes-Korteweg 系统的 Cauchy 问题:任意初始数据下的全局强解

偏微分方程分析 2026-04-28 v1

摘要

自 Korteweg(1901)的开创性工作以及 Dunn 和 Serrin(1985)对毛细流体模型的后续完善以来,针对在任意初始数据下求解多维可压缩 Navier-Stokes-Korteweg(NSK)系统全局强解一长期以来是流体力学中的艰巨难题。此挑战于 arXiv:2603.11762 的 [Gu-Huang-Meng-Zhou] 工作中被近期解决,他们在周期域TN\mathbb{T}^NN=2,3N=2,3)上建立了任意初始数据的全局强解存在性,前提是黏性系数满足 BD 类代数关系(μ(ρ)=νρα,λ(ρ)=2ν(α1)ρα\mu(\rho) = \nu \rho^\alpha, \lambda(\rho) = 2\nu(\alpha-1)\rho^\alpha),且库尔特韦应力张量符合广义 Bohm 身份(κ(ρ)=ε2α2ρ2α3\kappa(\rho) = \varepsilon^2 \alpha^2 \rho^{2\alpha-3})。然而,在这些条件下求解 Cauchy 问题的全局强解存在性仍为开放问题。本文解决了此问题,证明在非真空远场密度条件下,针对 Cauchy 问题(RN\mathbb{R}^NN=2,3N=2,3)在任意初始数据下的全局强解存在。通过采用细化的截断分析结合原创性的修正 Nash-Moser 类型迭代方案,我们克服了密度在整个空间缺乏可积性带来的困难。这一结果将可压缩 Navier-Stokes-Korteweg 方程的大数据理论从有界环面TN\mathbb{T}^N扩展到无界整个空间RN\mathbb{R}^N,从而适用于更一般的物理场景。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.23652,
  title  = {On the Cauchy problem for the multi-dimensional compressible Navier-Stokes-Korteweg system: Global strong solutions with arbitrarily large initial data},
  author = {Xiangdi Huang and Muxi Lei and Huitao Zhou},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.23652},
  year   = {2026}
}

备注

61 pages