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毛细-重力 Stokes 波在有限深度下的完整本贝明-费尔不稳定性

偏微分方程分析 2025-11-06 v2

摘要

我们研究有限深度 h>0\mathtt{h}>0 下的二维重力-毛细水波方程,受重力和表面张力 κ0\kappa \geq 0 的共同作用。我们分析了小幅度、2π2\pi-周期 Stokes 波解在纵向长波扰动下的线性稳定性与不稳定性。对应的线性算子具有周期系数和四重零特征值的损坏特征值。利用 Bloch-Floquet 理论,我们检验了相关的周期特征值问题。对于所有表面张力值 κ0\kappa \geq 0 和深度 h>0\mathtt{h} > 0,我们确立了当波幅和 Floquet 参数均较小时,四个接近零特征值的完全分裂。具体而言,我们严格地证明了在 Djordjevic-Redekopp 和 Ablowitz-Segur 在 1970 年代正式确定的不稳定深度和毛细区,线性算子在原点附近的谱图描绘出「8 字形」图案。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.23456,
  title  = {Full Benjamin-Feir instability of capillary-gravity Stokes waves in finite depth},
  author = {Ting-Yang Hsiao and Alberto Maspero},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.23456},
  year   = {2025}
}

备注

arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2204.00809, arXiv:2109.11852, fixed minor typos