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  5. The three limits of the hydrostatic approximation
 
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2025
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

The three limits of the hydrostatic approximation

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Hauptpublikation
JLMS_JLMS70130.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 596.5 KB
TUDa URI
tuda/14085
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-307891
DOI
10.26083/tuprints-00030789
Autor:innen
Furukawa, Ken
Giga, Yoshikazu
Hieber, Matthias
Hussein, Amru ORCID 0000-0002-0250-4785
Kashiwabara, Takahito
Wrona, Marc
Kurzbeschreibung (Abstract)

The primitive equations are derived from the 3D Navier–Stokes equations by the hydrostatic approximation. Formally, assuming an ε‐thin domain and anisotropic viscosities with vertical viscosity νz=O(εᵞ) where γ=2, one obtains the primitive equations with full viscosity as ε→0. Here, we take two more limit equations into consideration: For γ<2 the 2D Navier–Stokes equations are obtained. For γ>2 the primitive equations with only horizontal viscosity −ΔH as ε→0. Thus, there are three possible limits of the hydrostatic approximation depending on the assumption on the vertical viscosity. The latter convergence has been proven recently by Li, Titi, and Yuan using energy estimates. Here, we consider more generally νz=ε²δ and show how maximal regularity methods and quadratic inequalities can be an efficient approach to the same end for ε,δ→0. The flexibility of our methods is also illustrated by the convergence for δ→∞ and ε→0 to the 2D Navier–Stokes equations.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
04 Fachbereich Mathematik > Analysis > Angewandte Analysis
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Typ des Artikels
Wissenschaftlicher Artikel
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Journal of the London Mathematical Society
Jahrgang der Zeitschrift
111
Heftnummer der Zeitschrift
4
ISSN
1469-7750
Verlag
Wiley
Ort der Erstveröffentlichung
Oxford
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2025
Verlags-DOI
10.1112/jlms.70130
PPN
535331215
Zusätzliche Infomationen
MSC 2020: 35Q35 (primary), 47D06, 86A05 (secondary)
Artikel-ID
e70130

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