短而强的表面水波包络孤子的模拟与实验

通过实验室和数值模拟，重点研究强波，重新审视了深水中重力波稳定非线性波群的存在性问题。在实验室实验中再现了陡度高达$A_{cr} \omega_m^2 /g \approx 0.30$的波群（$A_{cr}$为波峰振幅，$\omega_m$为平均角频率，$g$为重力加速度）。我们表明，这些波群在超过60个波长或约15-30个群长度内保持稳定，既没有明显的辐射也没有结构转变。这些孤立波模式与传统的包络孤子不同，因为群中只包含少数几个单独的波。实验室结果与势Euler方程的强非线性数值模拟之间获得了非常好的一致性。非线性薛定谔方程的包络孤子解被证明是指定造波驱动信号的合理一阶近似。短而强的包络孤子具有与相同频率和波峰振幅的规则Stokes波相似的垂直不对称性。发现非线性对包络孤子速度的影响显著强于对Stokes波速度的非线性修正。