Научная статья на тему 'О пограничном слое ньютоновской жидкости, обтекающей шероховатую поверхность и проходящей через перфорированную преграду'

О пограничном слое ньютоновской жидкости, обтекающей шероховатую поверхность и проходящей через перфорированную преграду Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
118
44
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ПРАНДТЛЯ / ОСЦИЛЛИРУЮЩАЯ ГРАНИЦА / УСРЕДНЕНИЕ / АСИМПТОТИКА / МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ / PRANDTL BOUNDARY LAYER / OSCILLATING BOUNDARY / HOMOGENIZATION / ASYMPTOTICS / MAGNETOHYDRODYNAMICAL FLUID

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Линкевич Анна Юрьевна, Спиридонов Викторович Спиридонов, Чечкин Григорий Александрович

В статье изучается поведение неоднородной электропроводящей жидкости, протекающей сквозь пористую преграду и обтекающей шероховатую поверхность. Рассматривается семейство краевых задач с малым параметром, в которых микронеоднородности сосредоточены на границе области (исходный профиль скоростей зависит от малого параметра и поверхность, вдоль которой рассматривается пограничный слой, является быстро осциллирующей). Получена усредненная задача и доказана сходимость решения исходной задачи к решениям усредненной. Таким образом, описывается эффективное поведение этой микронеоднородной жидкости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

On Boundary Layer of Newtonian Fluid, Flowing on a Rough Surface and Percolating Through a Perforated Obstacle

In the paper we consider the behavior of electroconductive fluid percolating through a perforated obstacle and flowing over a rough surface. We consider a family of boundary value problems with a small parameter, in which the micro inhomogeneity concentrates on the boundary (the initial velocity profile depends on the small parameter and the surface along which the boundary layer is considered, is rapidly oscillating). The homogenized problem is obtained and the convergence of a solution of the initial problem to the solution of the homogenized problem is proved. Thus, the effective behavior of this microinhomogeneous fluid is described.

Текст научной работы на тему «О пограничном слое ньютоновской жидкости, обтекающей шероховатую поверхность и проходящей через перфорированную преграду»

ISSN 2074-1863 Уфимский математический журнал. Том 3. № 3 (2011). С. 93-104.

О ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ НЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ, ОБТЕКАЮЩЕЙ ШЕРОХОВАТУЮ ПОВЕРХНОСТЬ И ПРОХОДЯЩЕЙ ЧЕРЕЗ ПЕРФОРИРОВАННУЮ

ПРЕГРАДУ

А.Ю. ЛИНКЕВИЧ, С.В. СПИРИДОНОВ, Г.А. ЧЕЧКИН

Аннотация. В статье изучается поведение неоднородной электропроводящей жидкости, протекающей сквозь пористую преграду и обтекающей шероховатую поверхность. Рассматривается семейство краевых задач с малым параметром, в которых микронеоднородности сосредоточены на границе области (исходный профиль скоростей зависит от малого параметра и поверхность, вдоль которой рассматривается пограничный слой, является быстро осциллирующей). Получена усредненная задача и доказана сходимость решения исходной задачи к решениям усредненной. Таким образом, описывается эффективное поведение этой микронеоднородной жидкости.

Ключевые слова:пограничный слой Прандтля, осциллирующая граница, усреднение, асимптотика, магнитогидродинамическая жидкость.

Введение

В этой работе мы рассматриваем поведение пограничного слоя Прандтля при обтекании шероховатой поверхности при условии, что погранслой формируется при протекании через пористую преграду. История применения этой теории начинается в начале XX века, когда Прандтль опубликовал работу, посвященную теории пограничного слоя. Он показал, что при некоторых условиях поток жидкости при обтекании твердого тела может быть разделен на внешний, движение жидкости в котором можно считать невязким, и приграничный к поверхности тела, где вязкость оказывает значительное влияние (пограничный слой). Он вывел систему уравнений для первого приближения скорости в пограничном слое (система уравнений пограничного слоя). На границе между пограничным слоем и основным потоком ставятся естественные условия сопряжения.

В работе мы будем ссылаться на монографию [6], в которой наиболее полно отражена теория пограничного слоя Прандтля, авторы выводят систему уравнений Прандтля для вязкой жидкости, доказывают теоремы существования для ряда моделей, а также приводят основные методы, используемые при решении задач движения жидкости. Также в монографии рассмотрены методы усреднения для некоторых моделей с малым параметром.

Методы теории пограничного слоя используются для описания приграничного движения различных жидкостей, включая неньютоновские (дилатантные и псевдопластиче-ские), а также электропроводные, в том числе плазму. Некоторые применения методов в

A.Yu. Linkevitch, S.V. Spiridonov, G.A. Chechkin, On Boundary Layer of Newtonian Fluid, Flowing on a Rough Surface and Percolating Through a Perforated Obstacle.

©ЛинкЕвич А.Ю., Спиридонов С.В., Чечкин Г.А. 2011 .

Работа поддержана РФФИ (грант 09-01-00353).

Поступила 25 августа 2011 г.

теории пограничного слоя неньютоновской жидкости (модифицированной жидкости Ладыженской О.А.) см. в [1], [2], [3]. Задачи с малыми параметрами в теории пограничного слоя возникают довольно естественно. Например, в [4] для изучения течения несжимаемой жидкости, проходящей сквозь малое отверстие, была использована теория усреднения. В [5] было рассмотрено воздействие гармонического осциллятора с быстро меняющимися параметрами на пограничном слое при обтекании пластины.

В данной статье изучается поведение пограничного слоя неоднородной магнитной жидкости, проходящей сквозь перфорированную преграду, изготовленную из микропористого материала, при обтекании шероховатой пластины. Вводится малый параметр, характеризующий микронеоднородную структуру преграды, жидкости, а также шероховатости обтекаемой пластины.

С математической точки зрения изучается асимптотическое поведение решения системы уравнений Прандтля для потока жидкости в окрестности шероховатой пластины (т.е. в области с быстро осциллирующей границей). В качестве малого параметра выступают:

• размеры микронеоднородностей в материале преграды;

• расстояние между однородными слоями потока жидкости;

• размеры микронеоднородностей (шероховатости) на обтекаемой поверхности.

Выводится предельная задача при стремлении малого параметра к нулю и доказывается теорема усреднения. Для этого рассматривается задача о продолжении пограничного слоя для жидкости, проходящей сквозь пористую микронеоднородную преграду Р£ (рис. 1). Результаты частично опубликованы в [7, 8, 9].

Рис. 1. Физическая модель

В последнее время появились работы, где выводятся оценки скорости сходимости для решений задач теории пограничного слоя с малым параметром к решению соответствующих усреднённых (см., например, [10]). Выведение оценок скорости сходимости при стремлении малого параметра к нулю для пограничного слоя жидкости, проходящей через перфорированную преграду и обтекающей шероховатую поверхность, является целью наших дальнейших исследований. В настоящей работе мы ограничиваемся только доказательством самого факта сходимости.

1. Постановка задачи и формулировка основного результата

В этом разделе мы описываем шероховатость границы, определяем начальный профиль скоростей жидкости, проходящей через перфорированную преграду, и формулируем основные результаты.

1.1. Описание области и граничные условия. Обозначим через £ малый параметр. Пусть функция и£(у) задаёт скорость жидкости после прохождения преграды, т.е. является начальным профилем скоростей. На функцию и£(у) накладываются естественные ограничения.

Допустим, что:

• и£ > 0 при у > 0;

• имеет место сходимость

и£ -— и сильно в Ь2(Ш); (1)

• семейство функций и£ равномерно ограничено на К.

Предположим, что поверхность, вдоль которой течет жидкость, имеет неровную шероховатую структуру, причем размер шероховатостей мал по сравнению с толщиной пограничного слоя.

Поверхность пластинки пусть определяется равенством у = Р£(х), где семейство Г£ равномерно сходится к нулю при £ — 0 и ^£(0) = 0.

Рис. 2. Магнитогидродинамический пограничный слой жидкости, проходящей через пористую преграду и обтекающий шероховатую поверхность

Таким образом, возникает семейство задач о продолжении плоского пограничного слоя магнитной жидкости

д2 и ди ди вП ^

^ - * ж =-лх у)(и °° х- - и “ ^

ди£ дь£

—1 +-----1 = 0

дх ду

в области Б£ = {0 < х < Х0, Г£(х) < у < ж} с граничными условиями

иД0,у) = П^у), и£(х,Р£(х)) = 0,^ (х,Р£(х)) = V (х), и£(х, у) ^ иж(х) при у ^ ж,

(2)

а{х,у)В2(х)

где d(x, y) =------------ > U, а — магнитная проводимость жидкости, В — ортогональная

Р

к поверхности обтекаемой пластины компонента вектора магнитной индукции, р = 1 — плотность жидкости, (ue(x,y), ve(x,y)) — поле скоростей потока жидкости (параллельная и ортогональная пластине, соответственно), (U£(y), 0) — начальная скорость потока, (0, V(х)) — скорость на нижней границе рассматриваемой области, (U^(х), 0) — скорость на верхней границе (скорость основного потока жидкости) (рис. 2).

Ниже мы покажем, что следующая задача о продолжении пограничного слоя будет усреднённой для семейства (2) — (3) при є ^ 0:

д2и du du dU

vdu - - vdU = -d(x, y)(U“(x) - u) - U“

OC

d

oc

dy2 dx dy ’ dx ’

du dv -o

dx + dy '

в области D = {0 < x < X0, 0 < y < то} с граничными условиями

u{0,y) = U{y), u{x, 0) = 0, v(x, 0) = V{x), u{x,y) ^ Urx{x) при y ^ TO.

1.2. Задача в переменных фон Мизеса. Рассмотрим вспомогательную задачу. Имеем уравнение

d2U_ dU_ dU_ dUж

VW-иdx -uiy = -d{x-y){U™x-u_)-U“-¿г

dU_ du_ ()

dx + dy

в области D = {0 < x < X0, 0 < y < то} и граничные условия

u_{0,y) = U_{y),

u_{x, 0) = 0,v_{x, 0) = V(x), (7)

u_{x,y) ^ Urx{x) при y ^ то.

Сделаем следующую замену переменных Мизеса для задач (6), (7) и (4)-(5)

{x,y) ^ {x^):

ф = ф{x,y), (8)

где

дф и=w

v - V = -(9)

dx’

ф{x, 0) = 0,

и, v решения соответствующей задачи, V — вертикальная компонента скорости на нижней границе области. В качестве новой неизвестной функции выступает

w{x, ф) = u2{x, y).

Область D переходит в область Q = {0 <x<Xo, 0 < ф < то}.

Задача (6) — (7) в переменных Мизеса ставится следующим образом:

d2w dw dw dU

L_(w_) = vVW_dW_ - dW_ - Vd-W_ = -2dVMM){U- -VW_) - 2U-dU^ (10)

в области П с граничными условиями

w_{x, 0) = 0, w_ {0,ф) = W_ {ф), (11)

w_ (x,ip) ^ {U Ю)2{x) при ф ^ то,

где

г У

W_ ( I U_{v)dv) = U_{y),

o

d_ M{x^{xy) = d {x,y).

Имеет место следующее условие согласования:

^л/WsW” + 2U™{0)U™{0) - V{0)W'£ + 2dVM{0^){UЮ{0) - ^) = 0{ф) (13)

при ф ^ 0.

Обобщённым решением задачи (10) — (13) назовём функцию w_ {x/ф) со свойствами: w_

w

непрерывна, ограничена и положительна при ф > 0^ ограничена в П; w _ > кф при

ф

0 < ф < фі, к = const > 0; w удовлетворяет граничному условию (11) при ф = 0 и ф ^ то, а также интегральному тождеству:

dw_ С>Ф . 0 н- С>Ф . от, н- С>Ф r\ivM j ,

- + 2'/w_ai + 2V'/w_^- 2d_ ф+

ч Ж (14)

2Uю idUю \ \ Г ,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

yd-+ dVM) ^-x-ф + 2 j л/щф{0,ф№ф = 0

12)

o

для любой функции ф(х,ф) Е равной нулю при х = Х0,ф = 0 и для достаточно

больших ф.

Эквивалентность постановок показана в [6, глава 10].

Для задачи (4) — (5) форма Мизеса следующая:

д2т дт дт г!!!“

и,,,)= - дх - у% = -”* х фнг° -V*) -2и ^ (15)

в области П с граничными условиями

т(х, 0) = 0, т(0,ф) = W (ф), (16)

т(х,ф) ^ (и“)2(х) при ф ^ то,

где

^£ и= и2(у), (17)

и условием согласования

V/Ww'' + 2и™(0)и™(0) - V(0^! + 2Г1*(0,ф)(и“(0) - /йГ) = О(ф) (18)

при ф ^ 0. Здесь Г1*(х,ф(х,у)) = Г(х,у).

1.3. Формулировка основных результатов. В этом разделе мы формулируем результаты о существовании и сходимости решений.

Теорема 1 (О существовании). Пусть Г£ — непрерывно дифференцируемая на М функция, Г£ (0) = 0

Решение п£(х,у), у£(х,у) задачи (2),(3) существует тогда и только тогда, когда существуют функции и£(х,у) и и£(х,у), являющиеся в области О решением системы уравнений Прандтля (6) с условиями (7). При этом

Г£ (х,у) = Г(х,у + Е£ (х)).

В этом случае

п£(х,у) = п1£(х,у - Г£(х)),

у£(х,у) = и£(х,у - Е£(х)) - Е'е(х) ■ и£(х,у - Е£(х)).

Теорема 2. Предположим, что

• и (у) > 0 при у > 0,и (0) = 0, и'(0) > 0, и (у) и “(0) = 0 при у то;

• и£(у) > 0 при у > 0, и£(0) = 0, и£(0) > 0, и£(у) — и“(0) = 0 ав у — то;

аи “

• ——, V(х) бесконечно дифференцируемы на [0,Х0];

• Г(х,у) бесконечно дифференцируема в О;

• и (у), и '(у), и "(у) ограничены при 0 < у < то и удовлетворяют условию Гёльдера;

• и£(у), и'(у), и£'(у) ограничены при 0 < у < то и удовлетворяют условию Гёльдера;

аи“

• —-— > 0 при 0 < х < X;

ах

• и£(у) < и“(0),и(у) < и“(0) для любых у > 0,£ > 0.

Тогда существуют такие X < Х0 и £0 > 0, что

• для любого £ < £0 существует единственное обобщённое решение (10) — (13) и единственное обобщённое решение задачи (15) — (18) в П;

• семейство решений задачи (10) — (13) сходится к решению задачи (15) — (18) при £ - 0 так, что

т£ ^ т

равномерно в П^ = {0 < х < X, 0 < ф < N} для любого N > 0, и

т£ ^ т

слабо в W2(ПN).

2. Доказательство теоремы 1 Доказательство. Введем новые независимые переменные:

С = x, П = у - р£(х)-

) _ д

дх д£ дц* £ ^ ^ ду дп

Поскольку д д дРЦх), д д, систему (6) можно переписать:

^ дх д ап ‘ аи ап ‘ о \ ) г

19)

П£ (п£ ? - Р£п£ п) + П£ п У£ = vп£ пп + и “и “' + Г(С, п + Р£ (С ))(и “ - П£ ),

П£ £ - Е£п£ п + У£ п = 0.

Обозначим

и£ := У£ - Г'п£, п£ := щ, Г£(С, п) := Г(С, п + Р£(С)) (20

и перепишем (19) в виде

и£и£ + и£пь£ = ииПп + и™и™' + ¿£(£, п)(и™ — и£),

ир + и£ = 0.

(21)

На границе выполняются условия

и£ |i=Q = и£ |i=Q = U£ (п + F£ (0)) = U£ (п),

' £ \

U1 n=Q = U£ (^> F£ (€)) = 0 UUo = v£ U=Q _ F£(€ )u£ U=Q = V (€),

U£(€,п)_- U”>(£).

Условия согласования, требуемые в классической теореме существования (теоремы 9.1.1 из [6]), выполняются по построению.

Теорема полностью доказана. □

Замечание 1. Далее, доказательство существования и единственности решений проводится аналогично доказательству теоремы 9.1.1 (о существовании и единственности решений системы уравнений Прандтля для магнитной однородной жидкости) (см. [6, Chapter 9, §9.1]), поэтому мы его здесь не приводим.

3. Вспомогательные результаты Рассмотрим задачу о продолжении двумерного немагнитного пограничного слоя:

д2и ди ди 1 dp и <х> dUж

ду2 дх ду pdx dx ’ ^)

и v дх + ду

в области D с граничными условиями

и(0,у) = U(у),и(х, 0) = 0,v(x, 0) = V(х),

и(х,у) — Uж(х) при у — с.

Для доказательства теоремы 2 нам понадобится следующее утверждение, доказанное в [6, 2.1] (Теорема 2.1.1):

Теорема 3. Предположим, что

• U(у) > 0 при у > 0; U(0) = 0, U'(0) > 0, U(у) Uж(0) = 0 при у ос;

dp

• — и V(х) непрерывны и дифференцируемы на [0,XQ];

• U(у), U'(у), U"(у) ограничены при 0 < у < с и удовлетворяют условию Гёльдера;

• имеет место условие согласования

¿Ыф_ _ ф(0) _ V(0) Лиу = оу) (24)

dy2 Лх Лу

для малых у.

Тогда существует такое X < XQ, что существует (и(х, у), v(х, у)) — решение (22), удовлетворяющее условиями (23) и обладающее следующими свойствами:

• и(х,у) непрерывна и ограничена в D;

• и > 0 при у > 0;

и

• — > m > 0 при 0 < у < yQ для каких-то m и yQ;

у

и 2и

• — и —— непрерывны и ограничены в D;

у у2

• — ,v,— непрерывны и ограничены в любом ограниченном подмножестве D;

х у

и v

• если IU'(у)1 < m 1 exp (_т2у),т1,m2 = const > 0, то —— и — ограничены в D.

х у

(23)

Гр Гр

Если — < 0 и V(х) < 0 или — < 0, то такое решение (22),(23) существует в О для ах ах

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

любых 0 < X < Х0.

Рассмотрим следующую задачу:

г < I— д2*£ дт£ ,гдт£ пТТОоаи“ , л

Ь£м = ^^ш-£1ф2 - -дх - Удф = -2и -х, <25)

0 < £ < £0, с условиями

т£(х, 0) = 0, т£(0,ф) = W£(ф), т£(х,ф) — (и“)2(х) при ф — то, (26)

а также задачу:

д2 т дт дт Си“

им , ^ ^ = -2и“ гих <27>

с условиями

т(х, 0) = 0, т(0,ф) = W(ф), т(х,ф) — (и“)2(х) при ф — то. (28)

Следующая лемма о сходимости необходима для доказательства теоремы 2.

Лемма 1 (О сходимости). Пусть и“(х), и, и£(у), V(х) удовлетворяют условиям теоремы 3 для любого 0 < £ < £0.

Тогда обобщённые решения задачи (25), (26) сходятся к обобщённому решению задачи

(27), (28) при £ — 0 так, что т£ ^ т равномерно в ПN для любого N > 0 и т£ ^ т слабо

в W21(ПN).

Доказательство. В [9] было доказано, что существует т0 и такая последовательность {£к}к^ (£к — 0 при к — то), что

т£к ^ т0 равномерно в ПN для любого N > 0, (29)

т£к ^ т0 слабо в W21(ПN) для любого N > 0. (30)

Для т£к выполнено

[ ( дт£к дф 2 ^дФ + 2у (х) ^дФ + 2и“ Си“ Л

УД-и^фдф - 2^дх +2V(х)^дф + СхСф+

“ _______ (31)

+2 ф(0,ф)Гф = 0,

о

для ф(х, ф) Е W1(П), равного нулю при х = X0,ф = 0 и достаточно больших ф. Далее для доказательства нам потребуется следующее утверждение.

Предложение 1. Имеет место следующее соотношение:

“ “

Ипо ^ \|W£(ф)ф(ф)Гф = J ^JW(ф)ф(ф)Гф (32)

00 для любой функции ф(ф) Е W21 (П), равной нулю при ф = 0 и достаточно больших ф.

Доказательство. Сначала докажем утверждение для индикаторной функции ф(ф) = 1[0}л](ф). Введём обозначения для переменных Мизеса:

у

ф(у) = и (п)dп,

у

фе(v) = J и£(rq)drq. о

Через Y£ обозначим такую величину, что

/ Ue (v)dv = A-

о

Через Y обозначим, соответственно, такую величину, что

/ U (v)dv = A-

о

Из (1) следует, что Ye — Y. Из равномерной ограниченности U £ следует сходимость

U 2 — U2 сильно в L2(R).

Тогда

сю A У£

lim [ \]We(ф)ф(ф)dф = lim [ \]We(ф)dt^ = lim f Ue(v^£(v)dv =

£—0 J £—0 J £—>0 J

0 0 0

YE Y Y Y

= £—0 / u2(v)dv = j U 2(v)dv = j U (vW(v)dv = J /W ^(v)W Wv =

0 0 0 0

A о

= J Vw(Ф)dф = J y/W(ф)ф(ф^ф.

00

Таким образом, утверждение верно для индикаторных функций, и следовательно, верно и для простых.

Зафиксируем 5 > 0. Выберем такую простую функцию f, что

сю

[\f(ф) - п(ф)№ф < 5

3и “(0)'

0

Мы это можем сделать, поскольку п имеет ограниченный носитель. Тогда

“ “

[ ф(ф)Гф - [ f (ф)аф <

00 о сю

ТОО /

< I /w.(ф)\ф(ф) - f (фш < ию(0) i \ф(ф) - f (ф)\аф < 5.

00

Аналогично,

СО сю

f /wwww - i т/Шf MO# < 500 Выберем такое є0 > 0, что для всякого є < є0

О О

I/w£W)f(ф)іф - J JWW)f(ф)іф < 5.

0 0

Тогда для любого £ < £0, мы получаем

Ю “

^ ^JW£(ф)ф(ф)Гф - [ .^ф)ф(ф)Гф

<

<

+

+

\JW£(ф)ф(ф)Гф -у ^JW£(ф) f (ф)Гф 0

[ ф(ф)Гф -1 f (ф)Гф

0 “

л/иг£(ф)f(ф)Гф - ( vw(ф)Гф

+

+

< 6.

Предложение доказано.

Из лемм 3.1 [9] и 1 следует, что, переходя к пределу при к — то в (31), мы получаем

[ ( дт0 дф 2 тдф + 2л, ( ^ тдф + 2и“ аи“ ф\ ссф +

УД-''^дф - 2'/Ш0вх: + № ~£Гф) СхСф+

+2 [ ф(0,ф)Гф = 0.

(33)

Таким образом, т0 является обобщённым решением задачи (27), (28), откуда следует утверждение леммы. □

4. Доказательство теоремы 2

Доказательство. Повторяя доказательство теоремы 2.1 из [7] для задачи (10)-(13) и используя лемму 1, мы выводим следующие равномерные по £ оценки:

д2т 2

П2(ф)СхСф < М1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

дт

2

дх

П (ф)СхГф < М2

(34)

(35)

для любого п(ф) Е “(К+).

Далее, аналогично лемме 1, существуют такие т0 и последовательность т к (£к — 0 при к — то), что

т£к ^ т0 равномерно в ПN для любого N > 0, (36)

т£к ^ т0 слабо в W1(QN) для любого N > 0. (37)

Для т к выполнено

2и“ аи“

\/т V ах

к

\ “

+ ф\схСф + 2 [ ^кф(0,ф)Гф = 0

(38)

для любой функции ф(х,ф) Е W2,(П), равной нулю при х = X0,ф = 0 и для достаточно больших ф. Повторяя доказательство леммы 3.1 [9], переходим к пределу в (38) при к — то.

п

2

п

+

Сходимость членов с С£М легко устанавливается, используя обратную замену переменных Мизеса:

Ф

и = 1т, у = [ — ф . (39)

У у/т(х,ф)

В результате, получаем, что

dw0 дф , о гттдф , от т гттдф

п

— —+ 2V— 2d ф+

дф дф дх дф

\

пи ж / dU ^ \ \ Р

+—( — -+ dvM ) ф I dxdф + 2 VWф(0, ф)йф = 0

\Wq\ dx J J

(40)

\WQ \ Лх J I

QQ

для любой функции ф(х,ф) Е W21 (П), Таким образом, wQ является решением обобщённой задачи. В силу единственности решения, такая предельная функция единственна. Теорема доказана. □

5. Заключительные замечания

Осталось заметить, что при замене (20) исходная задача переходит в задачу (6), (7), решение которой при е — 0 стремится к решению усреднённой задачи (4), (5). Таким образом, нами доказана сходимость решения исходной задачи (2), (3) к решению усреднённой задачи (4), (5).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Самохин В.Н., Фадеева Г.М., Чечкин Г.А. Модификация О.А. Ладыженской уравнений Навье-Стокса и теория пограничного слоя // Вестник МГУП им. Ивана Федорова. Т. 5. 2009. С. 127-143.

2. Самохин В.Н., Фадеева Г.М., Чечкин Г.А. О непрерывной зависимости решения уравнений пограничного слоя от профиля начальных скоростей // Вестник МГУП им. Ивана Федорова. Т. 4. 2010. С. 64-71.

3. Самохин В.Н., Фадеева Г.М., Чечкин Г.А. Асимптотика решений уравнений пограничного слоя обобщённо ньютоновской среды при внешнем течении, близком к симметричному // Проблемы математического анализа. Т. 59. 2011. С. 123-128.

4. Conca. C. On the application of the homogenization theory to a class of problems arising in fluid mechanics. // J. Math. Pures Appl. V. 64, № 1. 1985. P. 31-75.

5. Рыжов О.С., Савенков И.В.Пространственные возмущения, вносимые гармоническим осциллятором в пограничный слой на пластинке. // Ж. вычисл. мат. и мат. физ. Т. 28, № 4. 1988. С. 591-602.

6. Олейник О.А., Самохин В.Н. Математические методы в теории пограничного слоя. М.: Наука. Физматлит, 1997.- 512 с.

7. Спиридонов С.В. О теореме усреднения для стратифицированной магнитной жидкости с микронеоднородными магнитным полем и граничным условием. // Проблемы Мат. Анализа. Т. 44. 2010. С. 133-143;

8. Спиридонов С.В., Чечкин Г.А. Просачивание пограничного слоя ньютоновской жидкости через перфорированную преграду // Проблемы Мат. Анализа. Т. 45. 2010. С. 93-102.

9. Линкевич А.Ю., Спиридонов С.В. и Чечкин Г.А. Об асимптотическом поведении решений системы уравнений Прандтля для стратифицированной магнитной жидкости. In: Book of Abstracts of the International Conference “Differential Equations and Related Topics” dedicated to the 110-th Anniversary of prominent mathematician Ivan G. Petrovskii (XXIII Joint Session of Petrovskii Seminar and Moscow Mathematical Society) (May 30- June 4, 2011, Moscow, Russia), 256-257, Moscow: Moscow University Press & “INTUIT.RU”, 2011. [Международная конференция, посвященная 110 годовщине выдающегося математика И.Г.Петровскому (XXIII сессия

совместных заседаний ММО и семинара им. И.Г.Петровского): Тезисы докладов. - М.: Изд-во МГУ и ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2011.- 424 с.]

10. Романов М.С., Самохин В.Н., Чечкин Г.А. О скорости сходимости решений уравнений Прандтля в быстро осциллирующем магнитном поле // Доклады РАН. Т. 426, № 4. 2009. С. 450-456.

Анна Юрьевна Линкевич,

Университетский колледж Нарвика,

■Лодве Лангес гате, 2,

8505, г. Нарвик, Норвегия E-mail: anna.linkevitch@gmail.com

Сергей Викторович Спиридонов,

Кафедра дифференциальных уравнений,

Механико-математический факультет,

Московский Государственный университет им. М.В.Ломоносова,

Ленинские Горы, 1,

119991, г. Москва, Россия E-mail: spiridonov.s.v@gmail.com

Григорий Александрович Чечкин,

Кафедра дифференциальных уравнений,

Механико-математический факультет,

Московский Государственный университет им. М.В.Ломоносова,

Ленинские Горы, 1,

119991, г. Москва, Россия &

Университетский колледж Нарвика,

Лодве Лангес гате, 2,

8505, г. Нарвик, Норвегия E-mail: chechkin@mech.math.msu.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.