深水面波中孤子与极端事件的共存
斑图形成与孤子
2018-10-19 v1 混沌动力学
可精确求解与可积系统
经典物理
摘要
我们在大型水池中实验研究了相位随机调制的单向深水重力波的 propagation。我们观察到在随机波背景上演化的非线性局域结构的出现。这种共存是非线性Schrödinger方程（NLSE）的可积湍流理论所预期的，我们报道了在流体力学波背景下的首次实验观测。我们刻画了这些非线性相干结构（孤子和极端事件）在非相干波背景中的形成、性质和动力学。极端事件源于波列波前的强烈变陡，其出现发生在传播大约一个非线性长度尺度（由NLSE估计）之后。当非线性和色散都较弱且量级与NLSE预期相当时，孤子出现。我们刻画了该状态的统计性质。发现孤子和极端事件的数量沿传播不断增加，波场分布具有重尾，且水面高程谱被发现以频率幂律缩放，指数为--4.5 0.5。大多数观测与NLSE的可积湍流理论相符，尽管某些偏差（例如幂律谱、不对称的极端事件）源于流体力学波特有的效应。
引用
@article{arxiv.1810.07922,
title = {Coexistence of solitons and extreme events in deep water surface waves},
author = {A Cazaubiel and G. Michel and S Lepot and B Semin and S Aumaître and M Berhanu and Félicien Bonnefoy and Eric Falcon},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.07922},
year = {2018}
}