Smoothness Properties of Solutions of Caputo-Type Fractional Differential Equations

Mathematics Subject Classification: 26A33, 34A25, 45D05, 45E10

Operational Methods in the Environment of a Computer Algebra System

This article presents the principal results of the doctoral thesis “Direct Operational Methods in the Environment of a Computer Algebra System” by Margarita Spiridonova (Institute of mathematics and Informatics, BAS), successfully defended before the Specialised Academic Council for Informatics and Mathematical Modelling on 23 March, 2009.

The Darboux Problem for a Class of 3-D Weakly Hyperbolic Equations

Недю Попиванов, Цветан Христов - Изследвани са някои тримерни аналози на задачата на Дарбу в равнината. През 1952 М. Протер формулира нови тримерни гранични задачи както за клас слабо хиперболични уравнения, така и за някои хиперболично-елиптични уравнения. За разлика от коректността на двумерната задача на Дарбу, новите задачи са некоректни. За слабо хиперболични уравнения, съдържащи младши членове, ние намираме достатъчни условия както за съществуване и единственост на обобщени решения с изолирана степенна особеност, така и за единственост на квази-регулярни решения на задачата на Протер.

Singular Solutions with Exponential Growth for the (3+1)-D Wave Equation

Недю И. Попиванов, Тодор П. Попов, Рудолф Шерер - Разглеждат се четиримерни гранични задачи за нехомогенното вълново уравнение. Те са предложени от М. Протер като многомерни аналози на задачата на Дарбу в равнината. Известно е, че единственото обобщено решение може да има силна степенна особеност само в една гранична точка. Тази сингулярност е изолирана във върха на характеристичния конус и не се разпространява по конуса. Друг аспект на проблема е, че задачата не е фредхолмова, тъй като има безкрайномерно коядро. Предишни резултати сочат, че решението може да има най-много експоненциален ръст, но оставят открит въпроса дали наистина съществуват такива решения. Показваме, че отговора на този въпрос е положителен и строим обобщено решение на задачата на Протер с експоноциална особеност.

Quasi-Regular Solutions for 3D Equations of Tricomi and Keldish Types

Цветан Д. Христов, Недю Ив. Попиванов, Манфред Шнайдер - Изучени са някои тримерни гранични задачи за уравнения от смесен тип. За уравнения от типа на Трикоми те са формулирани от М. Протер през 1952, като тримерни аналози на задачите на Дарбу или Коши–Гурса в равнината. Добре известно е, че новите задачи са некоректни. Ние формулираме нова гранична задача за уравнения от типа на Келдиш и даваме понятие за квазиругулярно решение на тази задача и на eдна от задачите на Протер. Намерени са достатъчни условия за единственост на такива решения.

Asymptotic Expansion of Solution for Almost Regular and Weakly Perturbed Systems of Ordinary Differential Equations

Л. И. Каранджулов, Н. Д. Сиракова - В работата се прилага методът на Поанкаре за решаване на почти регулярни нелинейни гранични задачи при общи гранични условия. Предполага се, че диференциалната система съдържа сингулярна функция по отношение на малкия параметър. При определени условия се доказва асимптотичност на решението на поставената задача.

Singular Solutions of Protter’s Problem for a Class of 3-D Hyperbolic Equations

Недю Иванов Попиванов, Алексей Йорданов Николов - През 1952 г. М. Протър формулира нови гранични задачи за вълновото уравнение, които са тримерни аналози на задачите на Дарбу в равнината. Задачите са разгледани в тримерна област, ограничена от две характеристични конуса и равнина. Сега, след като са минали повече от 50 години, е добре известно, че за безброй гладки функции в дясната страна на уравнението тези задачи нямат класически решения, а обобщеното решение има силна степенна особеност във върха на характеристичния конус, която е изолирана и не се разпространява по конуса. Тук ние разглеждаме трета гранична задача за вълновото уравнение с младши членове и дясна страна във формата на тригонометричен полином. Дадена е по-нова от досега известната априорна оценка за максимално възможната особеност на решенията на тази задача. Оказва се, че при по-общото уравнение с младши членове възможната сингулярност е от същия ред като при чисто вълновото уравнение.

Polyharmonic Hardy Spaces on the Klein-Dirac Quadric with Application to Polyharmonic Interpolation and Cubature Formulas

2010 Mathematics Subject Classification: Primary 65D30, 32A35, Secondary 41A55.

Interior Boundaries for Degenerate Elliptic Equations of Second Order Some Theory and Numerical Observations

2010 Mathematics Subject Classification: Primary 35J70; Secondary 35J15, 35D05.

Crack Theory with Singularities at the Boundary

2002 Mathematics Subject Classification: 35S15, 35J70, 35J40, 38J40

Exact Solutions of Nonlocal BVPs for the Multidimensional Heat Equations

MSC 2010: 44A35, 44A45, 44A40, 35K20, 35K05

Conflict-Controlled Processes Involving Fractional Differential Equations with Impulses

MSC 2010: 34A08, 34A37, 49N70

Impact of the carrier relaxation paths on two-state operation in quantum dot lasers

We study InGaAs QD laser operating simultaneously at ground (GS) and excited (ES) states under 30ns pulsed-pumping and distinguish three regimes of operation depending on the pump current and the carrier relaxation pathways. An increased current leads to an increase in ES intensity and to a decrease in GS intensity (or saturation) for low pump range, as typical for the cascade-like pathway. Both the GS and ES intensities are steadily increased for high current ranges, which prove the dominance of the direct capture pathway. The relaxation oscillations are not pronounced for these ranges. For the mediate currents, the interplay between the both pathways leads to the damped large amplitude relaxation oscillations with significant deviation of the relaxation oscillation frequency from the initial value during the pulse.

Continuous property measurement techniques and physics based mathematical model for frost growth control

The development of a new set of frost property measurement techniques to be used in the control of frost growth and defrosting processes in refrigeration systems was investigated. Holographic interferometry and infrared thermometry were used to measure the temperature of the frost-air interface, while a beam element load sensor was used to obtain the weight of a deposited frost layer. The proposed measurement techniques were tested for the cases of natural and forced convection, and the characteristic charts were obtained for a set of operational conditions. ^ An improvement of existing frost growth mathematical models was also investigated. The early stage of frost nucleation was commonly not considered in these models and instead an initial value of layer thickness and porosity was regularly assumed. A nucleation model to obtain the droplet diameter and surface porosity at the end of the early frosting period was developed. The drop-wise early condensation in a cold flat plate under natural convection to a hot (room temperature) and humid air was modeled. A nucleation rate was found, and the relation of heat to mass transfer (Lewis number) was obtained. It was found that the Lewis number was much smaller than unity, which is the standard value usually assumed for most frosting numerical models. The nucleation model was validated against available experimental data for the early nucleation and full growth stages of the frosting process. ^ The combination of frost top temperature and weight variation signals can now be used to control the defrosting timing and the developed early nucleation model can now be used to simulate the entire process of frost growth in any surface material. ^

Demonstration of passive plasma lensing of a laser wakefield accelerated electron bunch

We report on the first demonstration of passive all-optical plasma lensing using a two-stage setup. An intense femtosecond laser accelerates electrons in a laser wakefield accelerator (LWFA) to 100 MeVover millimeter length scales. By adding a second gas target behind the initial LWFAstage we introduce a robust and independently tunable plasma lens. We observe a density dependent reduction of the LWFA electron beam divergence from an initial value of 2.3 mrad, down to 1.4 mrad (rms), when the plasma lens is in operation. Such a plasma lens provides a simple and compact approach for divergence reduction well matched to the mm-scale length of the LWFA accelerator. The focusing forces are provided solely by the plasma and driven by the bunch itself only, making this a highly useful and conceptually new approach to electron beam focusing. Possible applications of this lens are not limited to laser plasma accelerators. Since no active driver is needed the passive plasma lens is also suited for high repetition rate focusing of electron bunches. Its understanding is also required for modeling the evolution of the driving particle bunch in particle driven wake field acceleration.