Systematic search for singularities in 3D Euler flows
Notice bibliographique
Résumé
We consider the question whether starting from a smooth initial condition 3D inviscid Euler flows on a periodic domain $\mathbb{T}^3$ may develop singularities in a finite time. Our point of departure is the well-known result by Kato (1972), which asserts the local existence of classical solutions to the Euler system in the Sobolev space $H^m(\mathbb{T}^3)$ for $m > 5/2$. Thus, potential formation of a singularity must be accompanied by an unbounded growth of the $H^m$ norm of the velocity field as the singularity time is approached. We perform a systematic search for "extreme" Euler flows that may realize such a scenario by formulating and solving a PDE-constrained optimization problem where the $H^3$ norm of the solution at a certain fixed time $T > 0$ is maximized with respect to the initial data subject to suitable normalization constraints. This problem is solved using a state-of-the-art Riemannian conjugate gradient method where the gradient is obtained from solutions of an adjoint system. Computations performed with increasing numerical resolutions demonstrate that, as asserted by the theorem of Kato (1972), when the optimization time window $[0, T]$ is sufficiently short, the $H^3$ norm remains bounded in the extreme flows found by solving the optimization problem, which indicates that the Euler system is well-posed on this "short" time interval. On the other hand, when the window $[0, T]$ is long, possibly longer than the time of the local existence asserted by Kato's theorem, then the $H^3$ norm of the extreme flows diverges upon resolution refinement, which indicates a possible singularity formulation on this "long" time interval. The extreme flow obtained on the long time window has the form of two colliding vortex rings and is characterized by certain symmetries. In particular, the region of the flow in which a singularity might occur is nearly axisymmetric.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».