Contrast structures in a reaction-diffusion system with multiscale diffusion coefficients and discontinuous reaction functions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this paper, we examine a one-dimensional reaction-diffusion system with different-scale diffusion coefficients, discontinuous reaction functions, and Neumann boundary conditions. We demonstrate that a singular perturbation in the fast-component equation and reaction discontinuities lead to the formation of contrast structures with internal transition layers. Also, we analyze the existence, uniqueness, and asymptotic stability of stationary solutions. The obtained results provide theoretical justification for numerical methods applicable to such systems and enable prediction of behavior of solutions in domains of sharp gradients, which is crucial for developing efficient computational algorithms.

About the authors

Konstantin Alekseevich Kotsyubinsky

Lomonosov Moscow State University

without scientific degree, no status

References

  1. Васильева А. Б., Бутузов В. Ф., Асимптотические методы в теоpии сингуляpных возмущений, Высшая школа, М., 1990
  2. Нефедов Н. Н., “Асимптотический метод дифференциальных неравенств в исследовании периодических контрастных структур: существование, асимптотика, устойчивость”, Диффер. уравн., 36:2 (2000), 262-–269
  3. Нефедов Н. Н., “Развитие методов асимптотического анализа переходных слоев в уравнениях реакция-диффузия-адвеция: теория и применение”, Ж. вычисл. мат. мат. физ., 61:12 (2021), 2074-–2094
  4. Нефедов Н. Н., Дерюгина Н. Н., “Существование и устойчивость стационарного решения с пограничным слоем системы уравнений реакция-диффузия с граничными условиями Неймана”, Теор. мат. физ., 212 (2022), 83–94
  5. Нефедов Н. Н., Левашова Н. Т., Орлов А. О., “Асимптотическая устойчивость стационарного решения с внутренним переходным слоем задачи реакция-диффузия с разрывным реактивным слагаемым”, Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон., 6 (2018), 3–10
  6. Нефедов Н. Н., Попов В. Ю., Волков В. Т., Обыкновенные дифференциальные уравнения, М., 2016
  7. Левашова Н. Т., Тищенко Б. В., “Существование и устойчивость стационарного решения системы уравнений диффузии в среде с разрывными характеристиками при различных условиях квазимонотонности”, Теор. мат. физ., 212:1 (2022), 62–-82
  8. Павленко В. Н., Потапов Д. К., “Существование полуправильных решений эллиптических систем с разрывными нелинейностями”, Мат. заметки., 110:2 (2021), 239–-257
  9. Afanasyev A., Andreeva A., Chernova A., “Numerical optimisation of CO flooding using a hierarchy of reservoir models”, Adv. Geosci., 56 (2021), 19–31
  10. Amann H., “Fixed point equations and nonlinear eigenvalue problems in ordered Banach spaces”, SIAM Rev., 18:4 (1976), 620–709
  11. Calc N., “On an elliptic boundary value problem not in divergence form”, Proc. Am. Math. Soc., 88:1 (1983), 47–52
  12. Class H., Ebigbo A., Helmig R., Dahle H.K., “A benchmark study on problems related to CO storage in geologic formations”, Comput. Geosci., 13 (2009), 409–434
  13. Pao C. V., Nonlinear Parabolic and Elliptic Equations, Plenum Press, New York, 1992

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Kotsyubinsky K.A.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».