Galerkin Approximations of the Problem for One-Dimensional Barotropic Equations of Compressible Viscous Multicomponent Media Dynamic
УДК 517.95
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
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.
Copyright (c) 2026 Владимир Александрович Макаров, Дмитрий Алексеевич Прокудин

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Izvestiya of Altai State University is a golden publisher, as we allow self-archiving, but most importantly we are fully transparent about your rights.
Authors may present and discuss their findings ahead of publication: at biological or scientific conferences, on preprint servers, in public databases, and in blogs, wikis, tweets, and other informal communication channels.
Izvestiya of Altai State University allows authors to deposit manuscripts (currently under review or those for intended submission to Izvestiya of Altai State University) in non-commercial, pre-print servers such as ArXiv.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0) that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).



