Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Driftstörningar
Det förekommer återkommande driftstörningar på några av sök-portalerna på grund av hög belastning. Vi arbetar på att lösa problemet, ni kan tillfälligt mötas av ett felmeddelande.
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
The amplitude equation for the space-fractional Swift–Hohenberg equation
Technical University of Munich, Department of Mathematics, School of Computation Information and Technology, München, Germany.
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för matematik och matematisk statistik.
2025 (Engelska)Ingår i: Physica D: Non-linear phenomena, ISSN 0167-2789, E-ISSN 1872-8022, Vol. 472, artikel-id 134531Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Non-local reaction–diffusion partial differential equations (PDEs) involving the fractional Laplacian have arisen in a wide variety of applications. One common tool to analyze the dynamics of classical local PDEs very close to instability is to derive local amplitude/modulation multiscale approximations, which provide local normal forms classifying the onset of a wide variety of pattern-formation phenomena. In this work, we study amplitude equations for the space-fractional Swift–Hohenberg equation. The Swift–Hohenberg equation is a basic model problem motivated by pattern formation in fluid dynamics and has served as one of the main PDEs to develop general techniques to derive amplitude equations. We prove that there exists near the first bifurcation point an approximation by a (real) Ginzburg–Landau equation. Interestingly, this Ginzburg–Landau equation is a local PDE, which provides a rigorous justification of the physical conjecture that suitably localized unstable modes can out-compete superdiffusion and re-localize a PDE near instability. Our main technical contributions are to provide a suitable function space setting for the approximation problem, and to then bound the residual between the original PDE and its amplitude equation, i.e., to rigorously prove a multiscale decomposition between the leading critical modes and the higher-order remainder terms.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Elsevier, 2025. Vol. 472, artikel-id 134531
Nyckelord [en]
Amplitude equation, Fractional Laplacian, Fractional Swift–Hohenberg equation, Ginzburg–Landau, Modulation equation, Multiple scales, Pattern-formation
Nationell ämneskategori
Matematisk analys
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-234886DOI: 10.1016/j.physd.2025.134531ISI: 001414047400001Scopus ID: 2-s2.0-85215839255OAI: oai:DiVA.org:umu-234886DiVA, id: diva2:1935645
Tillgänglig från: 2025-02-07 Skapad: 2025-02-07 Senast uppdaterad: 2025-04-24Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Person

Throm, Sebastian

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Throm, Sebastian
Av organisationen
Institutionen för matematik och matematisk statistik
I samma tidskrift
Physica D: Non-linear phenomena
Matematisk analys

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 387 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf