调制波列的相位汇聚与波峰增强
流体动力学
2022-07-19 v1
摘要
非线性薛定谔方程（NLSE）的 Akhmediev 呼吸子（AB）解表明，调制波列的最大波峰高度因非线性长期演化达到初始振幅的三倍。若干全非线性数值研究表明放大可超过 3，但其物理机制尚未阐明。本研究表明，谱增宽、束缚波产生和相位汇聚对超出 AB 解的波峰增强至关重要。调制波列的自由波谱由于非线性准共振相互作用而增宽，这增强了高波数处的束缚波产生。所有波分量的相位在调制峰值时几乎重合，从而增强放大。我们发现，在线性聚焦波中观察到的相位汇聚也可由非线性波演化引起。这些发现通过使用高达五阶的高阶谱方法（HOSM）对调制波列进行数值研究获得，该方法允许在 NLSE 框架之外研究非线性和谱带宽。此外，我们通过一个水池实验证实了波峰增强，其中波在从不破碎到破碎的过渡区域中生成。由于强非线性，水池中观察到的最大波峰高度在初始波陡为 0.10 时开始超出 HOSM 预测。
引用
@article{arxiv.2207.08176,
title = {Phase convergence and crest enhancement of modulated wave trains},
author = {Hidetaka Houtani and Hiroshi Sawada and Takuji Waseda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.08176},
year = {2022}
}
备注
25 pages, 17 figures, 1 table