1. 前言
在20世纪70年代,W. Nowacki在他的论文 [1] 中给出了一维空间中热扩散的微分方程,参考文献中的许多论文研究了这一系统。例如, [2] 和 [3] 利用不同的参数研究了热扩散线性系统的初边界值问题。通过 [4] 得到了相关线性柯西问题解的 
  时间衰减估计。然而,在本文中,我们考虑了三维热扩散的微分方程,并研究了系统解的空间衰减估计。实际上,很多文献都是关于各种微分方程系统的空间衰减估计问题,为了查阅关于圣维南原理的这类工作,可以参考 [5] - [13] 以及其中引用的论文。
我们假设瞬态流体占据了边界 
  的半无限圆柱管R的内部。管道的截面用D表示,截面的边界用 
  表示,管道R平行于 
  轴。我们定义:
 
 
其中z是沿 
  轴的变量。显然, 
  和 
 。设 
  、T和C分别表示位移、温度和化学势为独立场。这些依赖于空间变量 
  和时间变量t,并满足以下方程组:
  (1.1)
  (1.2)
  (1.3)
在初始边界条件下
  (1.4)
  (1.5)
  (1.6)
  (1.7)
在方程(1.1)~(1.3)中, 
  是拉普拉斯算子; 
  表示密度; 
  和 
  是热和扩散扩张的系数; 
  和 
  是材料系数;K是导热系数;M是扩散系数。 
  是热扩散的系数。以上常数均为正,满足
  (1.8)
这意味着(1.1)~(1.3)是一个偏微分方程组的双曲分解系统。在下面的几节中,我们可以使用下面的不等式。设D为带t的平面域D,他的边界为 
 。如果w在 
  上等于0,那么
  (1.9)
其中 
  是问题的最小特征值
 
 
这种不平等现象已经得到了很好的研究(见 [14] [15])。在本文中,通常的求和约定是使用重复的拉丁下标从1到3,并重复希腊字母下标从1到2。逗号用来表示部分区分,例如:
 
2. 能量衰减
在这一部分中,我们导出了问题(1.3)~(1.6)的主要指数衰减结果。应用方程(1.1)和(1.4)~(1.6),得到
  (2.1)
我们用T乘以(1.2),并积分得
  (2.2)
以同样的方式,我们也可得
  (2.3)
现在,我们定义一个函数
  (2.4)
然后得
  (2.5)
很明显,(2.5)的最后一项是正的,因为 
 。从(2.1)~(2.3)开始,我们有
  (2.6)
利用Schwarz,Poincar’e定理,以及AG的平均不等式,我们得到了
  (2.7)
和
  (2.8)
还有
  (2.9)
利用Schwarz定理,(1.9)和AG平均不等式,我们得到了
  (2.10)
将(2.7)~(2.10)代入(2.6),我们有
  (2.11)
其中
  (2.12)
我们可以知道,(2.11)得出的结论是:
  (2.13)
不等式(2.13)就是我们所寻求的空间衰减结果。
3. 总能量E(0, t)的边界
为了使我们的衰变结果在第3节中明确化,我们根据已知的数据导出了 
  的界。首先,我们将等式(2.4)和(2.6)代入 
  的时候,即,
  (3.1)
为了得到 
  的界,我们现在介绍函数
 (3.2)
(3.2)
其中 和
和 是待定的正常数。所以,我们可得
是待定的正常数。所以,我们可得
 (3.3)
(3.3)
根据散度定理可知

 (3.4)
(3.4)
由Schwarz的不等式和AG的平均不等式,从(3.4)我们得到了


 (3.5)
(3.5)
对于 。挑选
。挑选 ,
, ,
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, 结合(3.1)和(3.5),我们有
结合(3.1)和(3.5),我们有
 (3.6)
(3.6)
因此,
 (3.7)
(3.7)
其中
 (3.8)
(3.8)
回顾(3.2)中 和
和 的定义,我们得出结论,我们通过选择适当的
的定义,我们得出结论,我们通过选择适当的 和
和 ,
, 的界,不等式(2.13)就可以明确表示。
的界,不等式(2.13)就可以明确表示。
基金项目
广东大学生攀登计划(pdjh2019b0335)。