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2020 Volume 45 Issue 1
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Ke-nan WU, Feng-ling WANG, Yang-rong LI. Wong-Zakai Approximations of Non-Autonomous Random Kuramoto-Sivashinsky Equation[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(1): 31-36. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.01.006
Citation: Ke-nan WU, Feng-ling WANG, Yang-rong LI. Wong-Zakai Approximations of Non-Autonomous Random Kuramoto-Sivashinsky Equation[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(1): 31-36. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.01.006

Wong-Zakai Approximations of Non-Autonomous Random Kuramoto-Sivashinsky Equation

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  • Corresponding author: Yang-rong LI
  • Received Date: 28/10/2018
    Available Online: 20/01/2020
  • MSC: O211.4

  • In this paper, we are mainly to prove the existence of pullback random attractors of non-autonomous Kuramoto-Sivashinsky equation by means of the Wong-Zakai approximations.
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  • [1] 范红瑞, 王仁海, 李扬荣, 等.非自治的Kuramoto-Sivashinsky方程的拉回吸引子的后项紧性[J].西南大学学报(自然科学版), 2018, 40(3):95-100.

    Google Scholar

    [2] TAN J, LI Y R. Random Attractors of Kuramoto-Sivashinsky Equation with Multilicative White Noise[J].西南大学学报(自然科学版), 2011, 33(2):121-125.

    Google Scholar

    [3] LU K, WANG B.Wong-Zakai Approximations and Long Term Behavior of Stochastic Partial Differential Equations[J]. Journal of Dynamics Differential Equations, 2017(4):1-31.

    Google Scholar

    [4] WANG B.Sufficient and Necessary Criteria for Existence of Pullback Attractors for Non-compact Random Dynamical Systems[J]. Journal of Differential Equations, 2012, 253(5):1544-1583. doi: 10.1016/j.jde.2012.05.015

    CrossRef Google Scholar

    [5] TEMAM R.Infinite-Dimensional Dynamical Systems in Mechanics and Physics[M].New York:Springer-Verlag, 1997:141-150.

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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Wong-Zakai Approximations of Non-Autonomous Random Kuramoto-Sivashinsky Equation

    Corresponding author: Yang-rong LI

Abstract: In this paper, we are mainly to prove the existence of pullback random attractors of non-autonomous Kuramoto-Sivashinsky equation by means of the Wong-Zakai approximations.

  • 目前已有不少关于带有白噪声随机Kuramoto-Sivashinsky(K-S)方程解的长时间行为的研究[1-2].然而本文则是通过参考文献[3]在Wong-Zakai逼近意义下证明了非自治随机的K-S方程$\mathscr{D} $$ -拉回吸引子的存在性,即定义一个关于K-S方程的连续协循环Φ,利用Sobolev嵌入定理证明了Φ的渐进紧性.

    借鉴文献[4]引入参数动力系统及拉回吸引子相关概念.设(Xd)是一个可分的完备度量空间并带有Borel-代数$\mathscr{B} $$ (X),(Ω$\mathscr{F} $$P)是一个随机概率空间,变换θt:ℝ ×ΩΩ是一个($\mathscr{B} $$ (ℝ)× $\mathscr{F} $$$\mathscr{F} $$)且满足θt(0,t),θt(s+t,·)=θt(t,·)$ \circ $$θt(s,·)的可测变换.

    定义1     令(Ω$\mathscr{F} $$P,{θt}t∈ ℝ)是参数动力系统,如果映射Φ:ℝ +× ℝ ×Ω×XX,对任意ωΩτ∈ ℝ及ts∈ ℝ +,满足条件:

    (ⅰ) Φ(·,τ,·,·):ℝ +×Ω×XX是($\mathscr{B} $$ (ℝ +$\mathscr{F} $$ × $\mathscr{B} $$ (X),$\mathscr{B} $$ (X))可测;

    (ⅱ) Φ(0,τω,·)是X上的恒等映射;

    (ⅲ) Φ(t+sτω,·)=Φ(tτ+sθsω,·)$ \circ $$Φ(sτω,·);

    (ⅳ) Φ(tτω,·):XX是连续的.

    则称映射Φ是关于(Ω$\mathscr{F} $$P,{θt}t∈ ℝ)的连续动力过程.

    定义2     令$\mathscr{D}$$X的所有有界非空子集族的集合,假设K={K(τω):τ∈ ℝ,ωΩ}∈ $\mathscr{D}$$.如果存在T=T(Gτω)>0,当tT时,对任意τ∈ ℝ,ωΩG$\mathscr{D}$$,满足

    则称K为关于Φ$\mathscr{D}$$ -拉回吸收集.

    另外,如果∀τ∈ ℝ,ωΩK(τω)是K的非空闭子集,KΩ中关于$\mathscr{F}$$可测,则称KΦ的闭可测$\mathscr{D}$$ -拉回吸收集.

    定义3     如果$\mathscr{A}$$ ={ $\mathscr{A}$$ (τω):τ∈ ℝ,ωΩ}∈ $\mathscr{D}$$满足:

    (ⅰ) $\mathscr{A}$$Ω中关于$\mathscr{F}$$可测,并且对于∀ωΩ$\mathscr{A}$$X中是紧的;

    (ⅱ) $\mathscr{A}$$关于Φ是不变的,即对∀t≥0,Φ(tτω$\mathscr{A}$$ (τω))= $\mathscr{A}$$ (τ+tθtω);

    (ⅲ) $\mathscr{A}$$吸引$\mathscr{D}$$中的每个元素,即对于每个G$\mathscr{D}$$

    则称$\mathscr{A}$$Φ$\mathscr{D}$$ -拉回吸引子,其中distX(AB)=supaAinfbBa-bX是Hausdorff-半距离.

1.   非自治的Kuramoto-Sivashinsky方程的协循环
  • 本论文讨论如下具有初边值条件的非自治的Kuramoto-Sivashinsky方程在Wong-Zakai逼近下吸引子的存在性问题,其中τδ∈ ℝ且δ≠0.

    其中:D=∂/∂xI= $\left({\frac{{ - l}}{2}, \frac{l}{2}} \right)$$l>0.对于υ和非自治项g有如下假设:

    (F0) κ=:υλ12- $\frac{4}{v}$$ >0,其中λ1是算子-D2的首特征值;

    (F1) gLloc2(ℝ,L2(I)).

    下面给出本文所讨论的函数空间并定义相应的内积与范数,定义

    分别定义在LH上的内积与范数:

    δ≠0时,定义随机变量$\mathscr{G}$$ δΩ→ℝ如下:

    存在一个θt不变量集Ω${\tilde \Omega }$$,对于每个ω${\tilde \Omega }$$,有

    由(2)式可得

    已知Wong-Zakai过程有以下性质:

    1) 线性增长性. t$\mathscr{G}$δ(θtω)是连续的并且满足

    2) 时间收敛性.对∀ε>0,ωΩδ≠0,存在Cδ(εω)>0,使得

    方程(1)是含有参数ωΩ的确定性方程,由Galerkin逼近法,可得对∀τ∈ ℝ,ωΩuτL2(I).方程(1)存在唯一的解u(·,τωuτ)∈C([τ,∞),L2(I))∩Lloc2((τ,∞),H01(I)).由此定义一个协循环Φ:ℝ +× ℝ ×Ω×LL,使得对∀t∈ ℝ +τ∈ ℝ,ωΩuτL满足:

    由定义1可知ΦL2(I)上关于(Ω$\mathscr{F}$$P,{θt}t∈ ℝ)的连续协循环.

    为了证明吸引子的存在性,进一步假设外力项g满足如下条件:存在常数α0$ \left({0, \frac{\kappa }{2}} \right)$$,使得

    此外,定义$\mathscr{D}$$为L2(I)中所有有界非空子集的集合,即$\mathscr{D}$$ ={G={G(τω):τ∈ ℝ,ωΩ}}.对∀c>0,τ∈ ℝ和ωΩ,如果存在α1$\left({{\alpha _0}, \frac{\kappa }{2}} \right) $$

    G为缓增族.如果$\mathscr{D}$$的所有元素都是缓增的,则称$\mathscr{D}$$是缓增的.

2.   非自治的Kuramoto-Sivashinsky方程拉回吸引子的存在性
  • 本节将证明方程(1)拉回吸引子在L2(I)的存在性.

    引理1     假设(F0),(F1)成立,对∀τ∈ ℝ,ωΩG={G(τω):τ∈ ℝ,ωΩ}∈ $\mathscr{D}$$,存在T=T(τωG)≥1,使得对任意tT,方程的解满足:

        让方程(1)与uL上作内积并注意到

    于是得到

    由Young不等式可知

    由Poincaré不等式可知

    由(13)-(15)式知

    根据假设(F0),有κ=υλ12- $\frac{4}{v}$$ >0.对(16)式使用Gronwall引理,在(τ-tτ)上积分,用θω替换ω可知

    由(6)式可知,存在Cδ(ω)>0,使得

    结合(18)式,由G缓增集的性质知存在Tδ=Tδ(τωG)>0,使得

    结合(17)与(19)式,可知(11)式成立.

    此外,存在$ {{\tilde T}_\delta }$$= $ {{\tilde T}_\delta }$$(τ,ω,G)≥1,∀t$ {{\tilde T}_\delta }$$,利用(18)式可得

    因此

    综上,取T=T(τωG)=max{Tδ$ {{\tilde T}_\delta }$$}引理1得证.

    推论1     假设(F0),(F1)成立,方程(1)的协循环Φ拥有一个L2(I)上闭的可测$\mathscr{D} $$-拉回吸收集K={K(τω):τ∈ ℝ,ωΩ}∈ $\mathscr{D}$$,且对∀τ∈ ℝ,ωΩ

    并且

    其中

        对给定的τ∈ ℝ,ωΩG$\mathscr{D}$$,由引理1可得,存在T=T(τωG)≥1,使得对任意的tT

    由(6)式可知,存在Cδ(ω)>0,使得

    因此K(τω)∈ $\mathscr{D}$$.

    引理2     假设(F0),(F1)成立,对于τ∈ ℝ,ωΩ,以及G={G(τω):τ∈ ℝ,ωΩ}∈ $\mathscr{D}$$,存在T=T(τωG)>0,使得对∀tTδ≠0,满足

        将方程(1)与D4uL上做内积可得

    由Young不等式和插值不等式知

    由(27),(28)式可知

    任给t≥0,τ∈ ℝ,ωΩ,取s∈(τ-1,τ),在区间(τ-1,τ)上运用Gronwall不等式,并将ω替换成θω,可得

    由引理1、推论1和gLloc2(ℝ,L2(I))可得

    综上,引理2成立.

3.   主要结论
  • 定理1     假设(F0),(F1)成立,则协循环ΦL2(I)上有唯一的$\mathscr{D} $$-拉回吸引子$\mathscr{A} $$ ={ $\mathscr{A} $$ (τωτ∈ ℝ,ωΩ)}∈ $\mathscr{D}$$.

        由引理1与推论1可知,ΦL2(I)有一闭的、可测的$\mathscr{D}$$ -拉回吸收集K(τω),根据引理2与Sobolev嵌入定理可知,ΦL2(I)上$\mathscr{D} $$ -是拉回渐进紧的.因此,由文献[5]中吸引子的存在性定理可知,协循环Φ存在唯一的$\mathscr{D}$$ -拉回吸引子$\mathscr{A} $$.

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