時空周期環(huán)境中反應(yīng)-擴散-對流方程的自由邊界問題
反應(yīng)-擴散-對流方程是生物、物理及化學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域中常用的、成功的數(shù)學(xué)模型,特別是用來描述種群在對流環(huán)境中的傳播現(xiàn)象。除了具有深刻的應(yīng)用背景之外,在反應(yīng)擴散方程的數(shù)學(xué)研究中也不斷提出新的有挑戰(zhàn)的問題,因此關(guān)于反應(yīng)擴散方程的研究一直是偏微分方程的熱點之一。
我們解決兩個方面的問題:(1)種群的傳播會受到時間周期環(huán)境(比如季節(jié))和對流環(huán)境的影響,產(chǎn)生豐富的現(xiàn)象(比如種群的遷移),第一個問題就是在時間周期環(huán)境中,結(jié)合種群的遷移現(xiàn)象設(shè)定新的合理的方程和自由邊界條件,研究反應(yīng)-擴散-對流方程的自由邊界問題,揭示時間周期環(huán)境對種群傳播的影響機制。(2)種群在向新領(lǐng)域傳播的時候,往往受到空間位置(如有些地方的溫度、水資源分布不均勻)和對流環(huán)境的影響,產(chǎn)生復(fù)雜的現(xiàn)象, 所以第二個問題就是在空間周期環(huán)境和對流環(huán)境中,針對單穩(wěn)定和雙穩(wěn)定非線性項,分析空間因素對反應(yīng)-擴散-對流方程解和自由邊界漸近行為的影響,當(dāng)自由邊界擴張時,給出擴張前鋒的漸近形狀和漸近速度的精確估計,并給出空間周期環(huán)境中種群傳播現(xiàn)象的理論依據(jù)。
該研究已獲國家自然基金委立項支持。
上海電力大學(xué)
2021-04-29