Galerkin Approximations of the Problem for One-Dimensional Barotropic Equations of Compressible Viscous Multicomponent Media Dynamic

УДК 517.95

  • Vladimir A. Makarov Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia Email: v.makarov2@g.nsu.ru
  • Dmitriy A. Prokudin Lavrentyev Institute of Hydrodynamics SB RAS, Novosibirsk, Russia; Altai State University, Barnaul, Russia Email: prokudin@hydro.nsc.ru
Keywords: compressible viscous medium, multicomponent flows, Galerkin approximations

Abstract

This paper considers an initial-boundary value problem for a one-dimensional model of barotropic dynamics of compressible viscous multicomponent media described by a system of equations that are a generalization of the Navier — Stokes equations. Unlike the Navier — Stokes equations, where viscosity is a scalar quantity, the viscosities of a multicomponent case form a viscosity matrix that reflects the composite structure of viscous stress tensors. This leads to the appearance of senior derivatives of the velocities of all components in the equations under study and significantly complicates the mathematical analysis. The diagonal elements of the viscosity matrix are responsible for viscous friction within each component, while the off-diagonal elements are responsible for the intercomponent viscous interaction. Such a structure excludes the possibility of directly extrapolating the existing theoretical results obtained for the Navier — Stokes equations to multicomponent models. The case of a diagonal viscosity matrix significantly simplifies the situation because the components are related only through junior terms. This study is devoted to substantiating the existence of Galerkin approximations of the initial-boundary value problem in a more general case with the non-diagonal structure of the viscosity matrix.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Vladimir A. Makarov, Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia

Undergraduate Student

Dmitriy A. Prokudin, Lavrentyev Institute of Hydrodynamics SB RAS, Novosibirsk, Russia; Altai State University, Barnaul, Russia

Doctor of Sciences in Physics and Mathematics, Leading Researcher; Chief Researcher

References

Mamontov A.E., Prokudin D.A. Viscous Compressible Homogeneous Multi-Fluids with Multiple Velocities: Baro-tropic Existence Theory // Сибирские электронные математические известия. 2017. Т. 14. С. 388-397. https://doi.org/10.17377/semi.2017.14.031

Злотник А.А., Нгуен Ж.Б. Свойства и асимптотическое поведение решений одной задачи одномерного движения вязкого баротропного газа // Математические заметки. 1994. Т. 55. № 5. С. 51-68.

Yanagi S. Global Existence for One-Dimensional Motion of Non-Isentropic Viscous Fluids // Mathematical Methods in the Applied Sciences. 1993. Vol. 16. No 9. P. 609-624. https://doi.org/10.1002/mma.1670160902

Злотник А.А. Об уравнениях одномерного движения вязкого баротропного газа при наличии массовой силы // Сибирский математический журнал. 1992. Т. 33. № 5. С. 62-79.

Антонцев С.Н., Кажихов А.В., Монахов В.Н. Краевые задачи механики неоднородных жидкостей. Новосибирск: Наука, 1983. 319 с.

Злотник А.А., Амосов А.А. Обобщенные решения «в целом» уравнений одномерного движения вязкого баротропного газа // Доклады Академии наук СССР 1988. Т. 299. № 6. С. 1303-1307.

Шелухин В.В. Периодические течения вязкого газа // Динамика сплошной среды. 1979. Т. 42. С. 80-102.

Прокудин Д.А. Об однозначной разрешимости начально-краевой задачи для модельной системы уравнений политропного движения смеси вязких сжимаемых жидкостей // Сибирские электронные математические известия. 2017. Т. 14. С. 568-585. https://doi.org/10.17377/semi.2017.14.049

Prokudin D.A. Global Solvability of the Initial Boundary Value Problem for a Model System of One-Dimensional Equations of Polytropic Flows of Viscous Compressible Fluid Mixtures // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 894. No 012076. P 1-6. https://doi.org/10.1088/1742-6596/894/1/012076

Прокудин Д.А. О стабилизации решения начальнокраевой задачи для уравнений динамики вязких сжимаемых многокомпонентных сред // Сибирские электронные математические известия. 2021. Т. 18. № 2. С. 1278-1285. https://doi.org/10.33048/semi.2021.18.097

Li S. On One-Dimensional Compressible Navier-Stokes Equations for a Reacting Mixture in Unbounded Domains // Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Physik. 2017. Vol. 68. No 106. P 1-24. https://doi.org/10.1007/s00033-017-0851-3

Ахмерова И.Г., Папин А.А. Разрешимость краевой задачи для уравнений одномерного движения двухфазной смеси // Математические заметки. 2014. Т. 96. № 2. С. 170-185. https://doi.org/10.4213/mzm10346

Bresch D., Huang X., Li J. Global Weak Solutions to One-Dimensional Non-Conservative Viscous Compressible Two-Phase System // Communications in Mathematical Physics. 2012. Vol. 309. P. 737-755. https://doi.org/10.1007/s00220-011-1379-6

Папин А.А. Об единственности решений начально-краевой задачи для системы теплопроводной двухфазной смеси // Математические заметки. 2010. Т. 87. № 4. С. 636-640. https://doi.org/10.4213/mzm8461

Злотник А.А. Слабые решения уравнений движения вязкой сжимаемой реагирующей бинарной смеси: единственность и непрерывная по Липшицу зависимость от данных // Математические заметки. 2004. Т. 75. № 2. С. 307-310. https://doi.org/10.4213/mzm546

Злотник А.А. Равномерные оценки и стабилизация решений системы уравнений одномерного движения многокомпонентной баротропной смеси // Математические заметки. 1995. Т. 58. № 2. С. 307-312.

Петров А.Н. Корректность начально-краевых задач для одномерных уравнений взаимопроникающего движения совершенных газов // Динамика сплошной среды. 1982. Т. 56. С. 105-121.

Published
2026-04-08
How to Cite
Makarov V. A., Prokudin D. A. Galerkin Approximations of the Problem for One-Dimensional Barotropic Equations of Compressible Viscous Multicomponent Media Dynamic // Izvestiya of Altai State University, 2026, № 1(147). P. 114-119 DOI: 10.14258/izvasu(2026)1-16. URL: https://izvestiya.asu.ru/article/view/%282026%291-16.