On the Navier–Stokes equations for three-dimensional compressible barotropic flow subject to large external potential forces with discontinuous initial data

This paper concerns global weak solutions of the Navier–Stokes equations for three-dimensional compressible barotropic flow in the whole space R3 subject to large external potential forces with discontinuous initial data. For general monotone increasing pressure, which includes the typical polytropic model for any positive ratio of specific heats, when there exists a unique steady state away from vacuum and the initial perturbation is suitably small in L2∩L∞ for density and in H1 for velocity, the authors obtain the global existence of weak solutions by making a full use of the structure of the compressible Navier–Stokes equations and the steady states.

RésuméCet article traite de lʼexistence globale de solutions faibles pour les équations de Navier–Stokes régissant un écoulement compressible barotrope soumis à de grandes forces extérieures avec données initiales discontinues. Pour une loi de pression croissante générale, qui inclus le modèle polytropique typique pour tout rapport de chaleurs spécifiques, quand il existe une solution stationnaire unique loin du vide et quand la peturbation initiale est suffisamment petite en norme L2∩L∞ pour la densité et en norme H1 pour la vitesse, les auteurs obtiennent lʼexistence globale de solutions faibles en exploitant la structure des équations de Navier–Stokes et celle des états stationnaires.