非传播孤立波的数值模拟

<span style="font-family: 'Trebuchet MS', 'Lucida Sans Unicode', Arial, sans-serif; line-height: 22px">非传播孤立波是近年来由中国学者发现的一种独特的孤立水波。本文通过数值求解非传播孤立波目前公认的控制方程-Miles导出的一个带共轭项的非线性立方Schrodinger方程，对非传播孤立波进行数值模拟。本文针对非传播孤立波的各种性质，作了大量的数值计算工作，并与实验观察的现象及人们对非传播孤立波的理论研究结果进行了比较和分析。为了得到稳定的非传播孤立波，本文讨论了Miles方程中的线性阻尼系数a的值，计算表明，线性阻尼a对能否形成稳定的非传播孤立波影响很大，在某些情况下，Laedke等人提出的Miles方程的非传播孤立波解的稳定性条件与我们对Miles方程的数值模拟的结果相当一致，a可在满足稳定性条件的区间内取值，但也发现在某些情况下Laedke等人的稳定性条件与我们的数值模拟不完全符合，证明Laedke等人关于非传播孤立波的稳定性条件只是一个必要条件，而不是充分条件。本文研究了两个非传播孤立波的相互作用，数值模拟表明，两个波的作用模式依赖于系统的参数，只有适当大小的外驱动频率和振幅及线性阻尼a可算出两个非传播孤立波周而复始的相互作用现象来，参数不合适时，两个波可能最终合并为一个非传播孤立波而不再分离，也可能彼此不发生作用，保持各自的独立。对不同的初始扰动及其演化的计算表明，要形成单个稳定的非传播孤立波，则初始扰动必须适当，否则扰动可能消失或发展成多个孤立波。关于形成非传播孤立波所需的外驱动条件，计算结果表明，只有适当大小的外驱动频率和振幅可形成稳定的非传播孤立波，数值结果可以描述驱动频率的上限和驱动振幅的上下限，但无法描述驱动频率的下限。我们的数值模拟工作说明Miles方程确实较好的描述了非传播孤立波的物理模型，该方程可以解释许多关于非传播孤立波的物理特性。但Miles方程无法对非传播孤立波的某些实验现象作出解释，因而有待于进一步研究改进。</span>