Limiting absorption principle for the electromagnetic Helmholtz equation with singular potentials
我们研究了在$\mathbb{R}^d$中的Helmholtz方程$$ (\nabla +iA(x))^{2} u+ V_{1}(x) u + V_{2}(x) u + λu = f(x) $$,其中磁势和电势在原点奇异,在无穷远处衰减.我们证明了一个唯一的解决方案,满足适当的索末菲辐射条件,连同一些先验估计的存在性。我们使用限制吸收方法和Morawetz型乘法器技术。
2013-09-11 math.AP
Cloaking using complementary media for the Helmholtz equation and a three spheres inequality for second order elliptic equations
École Polytechnique Fédérale de Lausanne(洛桑联邦理工学院)
本文针对亥姆霍兹方程的互补介质隐身问题,建立新的二阶椭圆方程三球不等式,在无被隐身区域尺寸限制的有限频率下证明隐身有效性,并探讨幻象光学改造方案。
2015-04-28 math.AP
Wavenumber-explicit stability and convergence analysis of hp finite element discretizations of Helmholtz problems in piecewise smooth media
该研究针对大波数下带分段解析系数的非均匀Helmholtz问题,开展hp有限元方法的波数显式收敛性分析,覆盖多种边界条件与完美匹配层情形。
2024-02-02 cs.NA math.AP math.NA
Active exterior cloaking for the 2D Helmholtz equation with complex wavenumbers and application to thermal cloaking
我们为二维亥姆霍兹方程设计了源,它可以通过抵消某个区域中的入射场来掩盖物体,而不会将源完全包围在物体周围。在以前的工作为真正的积极波数,来源也确定的绿色身份。新颖之处在于,我们证明了同样的方法适用于复杂的波数,这使得它适用于各种媒体,包括媒体的色散,损耗和增益。此外,通过推导边界上的格拉夫的加法公式与复杂的参数,我们得到新的估计,允许量化的质量的隐身效果。我们说明了我们的结果,应用它们来实现热方程的主动外部隐身。
2022-03-04 math.AP
Complex solutions and stationary scattering for the nonlinear Helmholtz equation
研究了一类非线性Helmholtz方程$-Δu - k^2 u = f(x,u) \ \ \text{in $ \mathbb{R}^N $,}$的定态散射问题,其中$N \ge 3$和$k>0$ .对于给定的入射自由波$φ\in L^\infty(\mathbb{R}^N)$,我们证明了形式为$u=φ+u_{\text{sc}}$的复值解的存在性,其中$u_{\text{sc}}$满足Sommerfeld出射辐射条件.由于既没有变分框架,也没有最大值原理可用于这个问题,我们使用拓扑不动点理论和整体分歧理论,以解决相关的积分方程的Helmholtz预解算子。这种方法的关键步骤是证明合适的先验界。
2021-03-16 math.AP
Limiting absorption principle and well-posedness for the Helmholtz equation with sign changing coefficients
本文研究了负折射率材料的变号系数Helmholtz方程的极限吸收原理及其适定性。利用\cite{Ng-Complementary}中引入的反射技巧,我们首先从这些方程导出柯西问题。通过对这些柯西问题的各种先验估计,得到了极限吸收原理和适定性。提出了获得先验估计的方法。第一个如下先验估计椭圆系统配备一般补充边界条件,由于Agmon,道格拉斯,和Nirenberg在他们的经典工作\cite{ADNII}。第二种方法是对第一种方法的补充,它是变分的,基于狄利克雷原理。最后一种方法是对第二种方法的补充,它也是变分的,并使用乘数技术。因此,我们得到了关于这些方程的适定性的新结果,其中矩阵值系数的正性条件被部分或不严格地施加在变号系数的界面上。因此,即使在符号变化界面上的系数的对比度是任意的情况下,也可以保持适定性。这使我们能够重新发现和扩展的积分方法,伪微分算子理论,和T-曲率的方法所获得的结果。由极限吸收原理得到的唯一解通常为$H^1_{\loc}(\mR^d)$中的{ \bf not},$L^2_{\loc}(\mR^d)$中的{ \bf not even}也可能。我们的结果的最优性也进行了讨论。
2015-11-25 math.AP
Simultaneously recover two constant coefficients and a polygon with a single pair of Cauchy data for the Helmholtz equation
School of Mathematics and Statistics, Xi’an Jiaotong University(西安交通大学数学与统计学院);School of Mathematical Sciences and LPMC, Nankai University(南开大学数学科学学院)
本文提出了一种基于一波因子分解方法,利用单对Cauchy数据同时恢复亥姆霍兹方程中两个常数系数和多边形障碍物的位置与形状。
2025-11-26 math.AP
Hodge-Helmholtz Decompositions of Weighted Sobolev Spaces in Irregular Exterior Domains with Inhomogeneous and Anisotropic Media
我们详细研究了充满非均匀和各向异性介质的非光滑外部区域中的Hodge-Helmholtz分解。我们展示了属于加权索伯列夫空间的交替微分形式分解成无旋和螺线管形式。这些分解是重要的工具,例如,在电磁理论的外部域。在附录中,我们将我们的结果转化为向量分析的经典框架。
2011-05-20 math-ph math.AP math.DG
A Rellich-type theorem for the Helmholtz equation in a junction of stratified media
该论文证明在分层介质连接的无界非均匀区域中,二维亥姆霍兹方程无非零平方可积解,无需边界条件,并推论出分支夹角大于π/2时无俘获模式。
2025-04-24 math.AP math.SP
Stability for inverse source problems of the stochastic Helmholtz equation with a white noise
本文研究白噪声驱动的随机 Helmholtz 方程逆源问题,结合源强度正则性与支集先验信息,分别证明均匀介质中的 Hölder 稳定性和非均匀介质中的对数稳定性。
2023-07-13 math.AP
Well-Posedness of the Helmholtz Equation with Rough Coefficients
Academy of Mathematics and Systems Science, Chinese Academy of Sciences(中国科学院数学与系统科学研究院)
本文研究了具有粗糙且 compactly 支持系数的亥姆霍兹方程在 sharp 正则性假设下的适定性,通过重缩放加权贝塞尔空间中的 para-product 计算,定义了解与系数的乘积,并证明了存在性、唯一性和依赖于波数的解析估计。
2026-05-08 math.AP
Limiting Absorption Principle for the Helmholtz Equation with Sign-Changing Coefficients in Multilayer Spheres
Northeast Normal University(东北师范大学)
针对多层球壳中折射率正负交替的亥姆霍兹问题,通过构造T-强制算子恢复强制性,并集成复波数Dirichlet-to-Neumann算子处理无界域紧性缺失,结合变分框架与先验估计严格建立极限吸收原理,证明传输问题的适定性,并通过最优迹常数分析唯一性对几何的依赖,为多层超材料设计提供数学准则。
2026-05-24 math.AP
Limiting absorption principle of Helmholtz equation with sign changing coefficients under periodic structure
本文通过补余边界条件建立亥姆霍兹方程的严格先验估计,解析推导极限吸收原理,并证明二维周期结构中常规与负折射率材料界面电磁传输问题的适定性。
2025-05-27 math-ph math.AP math.MP
Logarithmic Stability for an Inverse Source Problem in a Coupled Nonlinear Helmholtz System
本文针对二次谐波产生的双模非线性亥姆霍兹系统,利用Dirichlet-to-Neumann映射的一阶导数,证明了反源问题的唯一性和单对数稳定性估计。
2026-09-10 math.AP
Eigenvector Model Descriptors for Solving an Inverse Problem of Helmholtz Equation: Extended Materials
本文研究了声波介质中地下物性恢复的地震反演问题。为了减少不适定性的问题,非均匀的波速参数恢复表示使用有限数量的系数与基础的特征向量的扩散方程,以下的正则化离散化途径。本文比较了图像处理领域中常见的偏微分方程中扩散系数的几种选择。我们首先研究它们的图像分解效率(相对于变量数量和去噪的表示精度)。接下来,我们在地震成像的定量重建过程中实施该方法,遵循全波形反演方法,其中困难在于,基础是从初始模型定义的,其中没有任何实际结构是已知的。特别是,我们证明了该方法是有效的具有挑战性的重建介质与盐丘。我们采用的方法在二维和三维的实验,并表明,特征向量表示补偿低频信息的缺乏,它最终为我们提取的方法的实施准则。
2019-12-20 math.AP
A priori estimates for fluid Interface problems
我们考虑了在表面张力存在下两个不可压缩和无粘流体流动之间的界面的规律性。我们得到当地的时间估计的界面上的$H^{\frac32k +1}$和速度场的$H^{\frac32k}$。这些估计是使用几何的考虑,这表明开尔文-亥姆霍兹不稳定性是一个曲率计算的后果。
2006-10-12 math.AP math.DG
A backscattering model based on corrector theory of homogenization for the random Helmholtz equation
本文研究随机介质中波的传播问题。我们感兴趣的介质是海冰,它是纯冰背景和随机定位的盐水和空气夹杂物的复合物。从海冰层以上的源发出的脉冲,这项工作的主要目标是推导出一个模型的源/检测器位置处测量的后向散射信号。这个问题是困难的,因为在我们考虑的实际配置中,波以非垂直入射的方式撞击层。由于海冰被脉冲视为有效(均匀化)介质,因此能量被镜面反射,后向散射信号在一阶近似下消失。因此,在检测器处测量的内容包括对主阶项的校正,我们的工作重点是均匀化校正器。我们用一个随机Helmholtz方程来描述这种传播,并推导出在这种分层框架中的校正器的表达式。此外,我们得到了一个传输模型的二次量的随机波场在高频限制。
2018-05-08 math.AP
Reconstruction of the Support of an Inhomogeneity for the Fractional Helmholtz Equation
Rutgers University(罗格斯大学)
本文研究了在固定频率下,通过远场模式确定分数霍赫兹方程中不均匀体支撑的问题,提出了一种高效的重建算法并证明了支撑的唯一性。
2026-04-28 math.AP
Limiting Absorption Principle and Radiation Condition for the Fractional Helmholtz Equation
Rutgers University(罗格斯大学)
本文研究了分数霍尔次方程的辐射条件,通过极限吸收原理计算了自由空间格林函数,并证明了其渐进行为与经典霍尔次方程一致,为分数阶霍尔次方程的散射理论提供了理论基础。
2026-02-20 math.AP
The radiation condition for Helmholtz equations above (locally perturbed) periodic surfaces
本文针对周期曲面上方 Helmholtz 散射问题,提出基于 Floquet-Bloch 变换的新方法,首次专门处理周期介质,将 Sommerfeld 辐射条件的衰减阶从 o(r^{-1/2}) 改进为 O(r^{-3/2}),并具备推广到三维双周期结构的潜力。
2024-10-02 math.AP
Green's Function of 3-D Helmholtz Equation for Turbulent Medium: Application to Optics
光波传播的基本问题是确定在一个观测点上的场,给定在某个有限孔径上指定的扰动。在真空和非均匀介质中,该问题的解近似地由叠加积分给出,该叠加积分是扩展的惠更斯-菲涅耳原理的数学表达式。在这样做时,重要的是找到大气冲激响应(格林函数)。在有限但有用的有效范围内,用Rytov方法近似Helmholtz方程,可以发展出一个令人满意的地球洁净湍流大气的光传输理论。特别是,我们处理两个光学问题,这是时间反演和切趾问题。这些结果的背景和后果,通过大气光通信进行了简要讨论。
2004-08-13 math-ph math.AP math.MP
A priori bounds for stochastic porous media equations via regularity structures
该研究在基于L¹的正则性类中证明了带乘性噪声的奇异随机多孔介质方程解的先验界,通过动力学形式和重归一化能量不等式,平衡扩散退化性与噪声阻尼效应,实现解的模型化。
2025-07-08 math.AP math.PR
The unsaturated flow in porous media with dynamic capillary pressure
本文考虑了具有动态毛管压力-饱和度关系的多孔介质中非饱和两相流润湿饱和度的退化拟抛物型方程,其中松弛因子依赖于饱和度。利用Galerkin逼近和正则化技巧,证明了该问题的弱解的存在性.通过使用适当的测试函数,所考虑的PDE允许经典Kullback熵的自然推广的事实的动机下,通过正则化参数为零时的极限所需的先验估计。最后,特别注意通过将来自毛细管压力的信息与获得的关于饱和度的先验估计相结合来获得混合导数项的估计。
2018-01-03 math.AP
Asymptotic behavior of solutions to the Helmholtz equations with sign changing coefficients
本文研究了方程\begin{equation*} \dive(\epss_δA \nabla u_δ) + k^2 \epss_0 Σu_δ = \epss_0 f \mbox{in} Ω, \end{equation*}的唯一解$u_δ\in H^{1}_{0}(Ω)$,即$δ\to 0$的性质,其中$Ω$是$\mR^d$的光滑连通有界开子集,$d=2$或3,$f \in L^2(Ω)$,$k$是非负常数,$A$是一致椭圆矩阵值函数,$Σ$是上下有正常数界的实函数,并且$\epss_δ$是一个复函数,其{ \bf,实部取值1和-1},虚部为正,并且当$δ$变为0时收敛到0。这是由\cite{NicoroviciMcPhedranMilton94}的一个结果和\cite{LaiChenZhangChanComplementary, PendryNegative, PendryRamakrishna}提出的互补概念所激发的。在引入反射互补介质,反射产生的互补介质,我们表征$f$的$\|u_δ\|_{H^1(Ω)}$保持有界的$δ$去0。对于这样的$f$,我们还表明,$u_δ$弱收敛于$H^1(Ω)$,并提供了一个公式来计算的限制。
2013-09-23 math-ph math.AP math.MP
Wave propagation in one-dimensional quasiperiodic media
本文研究了Helmholtz方程$-(μu')' - ρω^2 u = f$在一维无界介质中的解。我们假设这个方程的系数是准周期函数的局部扰动,即沿着高维周期函数的特定线的迹。利用拟周期性的定义,将问题提升到一个具有周期系数的高维问题。增强问题的周期性,使我们能够扩展的想法,基于DtN的方法开发的椭圆形的情况下。然而,相关的数学和数值分析的方法是更微妙的,因为增广偏微分方程是退化的,在这个意义上,其运营商的主部不再是椭圆形的。我们还研究了这个偏微分方程的数值分辨率,它依赖于Dirichlet细胞问题的解决方案,以及约束Riccati方程。
2023-01-03 math.AP
A convergent numerical method for a multi-frequency inverse source problem in inhomogenous media
University of North Carolina, Charlotte(北卡罗来纳大学夏洛特分校)
针对非均匀介质中Helmholtz方程的逆源问题,提出一种将其转化为不含未知源的耦合椭圆PDE边值问题、结合准可逆性方法求解的新数值方法,证明了解的存在唯一性与收敛性并给出数值测试结果。
2020-10-10 math.AP
A priori estimates for gaseous flows of Forchheimer-type in heterogeneous porous media
该研究针对非均质多孔介质中Forchheimer型气体等熵流动的双重非线性抛物方程,推导多权重版本的相关不等式与迹定理,通过Moser迭代建立了短时间内基于初边值数据的解的先验估计。
2025-05-17 math-ph math.AP math.MP
Wave propagation in the frequency regime in one-dimensional quasiperiodic media -Limiting absorption principle
Columbia University(哥伦比亚大学);APAM, Columbia University, United States(美国哥伦比亚大学应用物理与应用数学系);POEMS, CNRS, Inria, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris,91120 Palaiseau, France(法国帕莱索欧洲光学与测量工程实验室(POEMS),法国国家科学研究中心(CNRS),法国国家信息与自动化研究所(Inria),国立高等先进技术学院(ENSTA),巴黎理工学院)
本文通过极限吸收原理解决一维准周期介质中频率域波传播的不稳定性问题,提出罗宾-罗宾边界条件并设计数值方法计算物理解。
2026-02-09 math-ph math.AP math.MP
Homogenization of immiscible compressible two--phase flow in random porous media
本文讨论了随机统计均匀多孔介质中不可混溶可压缩两相流模型问题的均匀化问题。我们推导出有效的(宏观)问题,并证明解决方案的收敛性。我们的方法依赖于随机两尺度收敛技术,实现明智的概念,随机两尺度收敛。此外,我们利用各种先验估计以及单调性和紧凑性参数。
2020-10-10 math.AP math.PR
Dispersive and effective properties of two-dimensional periodic media
本文研究了电磁波在二维复合材料中的横向传播问题。波的传播由亥姆霍兹方程描述,其连续性条件是圆柱体边界上的电场和磁场的切向分量。我们假设无量纲波频率$ν\ll 1$,这使我们能够将控制方程视为拉普拉斯方程的扰动。我们证明了本征函数和本征值是准动量矢量大小的偶解析函数,并提供了一个严格合理的渐近展开张量的有效属性。我们还明确地确定了一个频率校正项的张量的有效属性。
2018-12-08 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.AP
Inverse localization and global approximation for some Schrödinger operators on hyperbolic spaces
考虑$d$维常曲率双曲空间$-κ^2$上的某些薛定谔算子的高能本征函数是否足够灵活,以在由本征值$λ\gg 1$确定的自然长度尺度$O(λ^{-1/2})$上,逼近$\mathbf{R}^d$上的Helmholtz方程$Δh+h=0$的任意解.这个问题的动机是这样一个事实,即通过局部外尔定律的渐近性,近似拉普拉斯本征函数在任何紧致黎曼流形上都具有这种近似性质。本文主要研究双曲空间$\mathbf{H}^d(κ)$上的库仑和谐振子算子。由于这些算子的束缚态空间的维数随着$κ$趋于0而趋于无穷大,人们可以希望通过一些先验不固定的$κ> 0$的本征函数来近似亥姆霍兹方程的解。我们的主要结果表明,在适当的假设下,情况确实如此。我们还证明了Helmholtz方程在紧致集外等距于双曲空间的流形上的一个带衰减的整体逼近定理,并考虑了它在$\mathbf{H}^d(κ)$热方程研究中的应用.虽然整体逼近和逆逼近的结果在理论上是相关的,因为这两个定理都探索了双曲空间上椭圆方程解的柔性性质,但我们将看到,这些定理背后的基本思想是非常不同的。
2022-02-04 math-ph math.AP math.MP