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随机分数 Navier-Stokes 方程:涡旋拉伸奇点的数值发散

概率论 2025-07-15 v1 数学物理 偏微分方程分析 math.MP

摘要

我们建立了广义 3D 随机分数 Navier-Stokes 方程的数值发散结果:\n\n\Caputou=(u)up+ν\fLaplacianu+I1β[σ(u)W˙],u=0, \Caputo \mathbf{u} = -(\mathbf{u} \cdot \nabla)\mathbf{u} - \nabla p + \nu \fLaplacian \mathbf{u} + I^{1-\beta}[\sigma(\mathbf{u}) \dot{W}], \quad \nabla \cdot \mathbf{u} = 0, \n\n其中以 (Δ)α/2 (-\Delta)^{\alpha/2} 为耗散项,α(1,3/2) \alpha \in (1, 3/2) ,Caputo 时间记忆 tβ \partial_t^\beta ,以及超线性噪声 u1+γ |\mathbf{u}|^{1+\gamma} ,证明当记忆参数处于临界窗口 β(αα+3,βc(α,γ)) \beta \in (\frac{\alpha}{\alpha+3}, \beta_c(\alpha,\gamma)) 时,涡旋幅值的第二时刻会因涡旋拉伸驱动的 renewal 不等式而爆炸。本工作揭示了当流体的时序记忆由 tβ \partial_t^\beta 控制,足以允许不稳定性但足够长以使该不稳定性成熟时,涡旋拉伸的持续自增,与 u1+γ |\mathbf{u}|^{1+\gamma} 噪声的爆炸性随机踢击相耦合,保证涡旋在有限时间内增长到无穷大。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.08810,
  title  = {Stochastic Fractional Navier-Stokes Equations: Finite-Time Blow-up for Vortex Stretch Singularities},
  author = {Joel Saucedo and Uday Lamba},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.08810},
  year   = {2025}
}

备注

24 pages, Submitted to APDE