Ecuación de Korteweg-De Vries-Burger con Interacción Viento-Onda de Jeffreys: Explosión y Ruptura de Soluciones Tipo Solitón en Tiempo Finito
Autores: Manna, Miguel Alberto; Latifi, Anouchah
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Ecuación de Korteweg-De Vries-Burger con Interacción Viento-Onda de Jeffreys: Explosión y Ruptura de Soluciones Tipo Solitón en Tiempo Finito
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Evolución
Agua superficial
Ondas solitarias
Mecanismo de amplificación de olas por viento de Jeffreys
Agua poco profunda
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se investiga analíticamente la evolución de las ondas solitarias en la superficie del agua bajo la acción del mecanismo de amplificación de olas de viento de Jeffreys en aguas poco profundas. El enfoque analítico es esencial para las investigaciones numéricas debido a la escala de disipación de energía cerca de las costas. Aunque se han realizado muchos trabajos basados en el enfoque de Jeffreys, solo se han llevado a cabo algunos estudios en profundidad finita. Mostramos que la no linealidad, la dispersión y la anti-dispersión son los fenómenos dominantes, obedeciendo a una ecuación de Serre-Green-Naghdi (SGN) completamente no lineal y anti-difusiva. Aplicando un método de perturbación apropiado, la investigación actual produce una ecuación de tipo Korteweg-de Vries-Burger (KdV-B), combinando no linealidad débil, dispersión y anti-dispersión. Esta derivación es novedosa. Mostramos que la transferencia continua de energía del viento al agua resulta en el crecimiento a lo largo del tiempo de la amplitud, velocidad, aceleración y energía del solitón KdV-B, mientras que su longitud de onda efectiva disminuye. Este fenómeno difiere de los resultados clásicos del enfoque de Jeffreys y se debe a la profundidad finita. En este estudio, se muestra que la expansión y la ruptura ocurren en un tiempo finito. Estos tiempos se calculan y expresan con respecto a parámetros y valores apropiados para el solitón y el viento. Los valores obtenidos son medibles en instalaciones experimentales. Se realiza un análisis detallado del tiempo de ruptura con respecto a varios criterios. Al comparar estos tiempos con los resultados experimentales, se examina la validez de estos criterios.
Descripción
En este estudio, se investiga analíticamente la evolución de las ondas solitarias en la superficie del agua bajo la acción del mecanismo de amplificación de olas de viento de Jeffreys en aguas poco profundas. El enfoque analítico es esencial para las investigaciones numéricas debido a la escala de disipación de energía cerca de las costas. Aunque se han realizado muchos trabajos basados en el enfoque de Jeffreys, solo se han llevado a cabo algunos estudios en profundidad finita. Mostramos que la no linealidad, la dispersión y la anti-dispersión son los fenómenos dominantes, obedeciendo a una ecuación de Serre-Green-Naghdi (SGN) completamente no lineal y anti-difusiva. Aplicando un método de perturbación apropiado, la investigación actual produce una ecuación de tipo Korteweg-de Vries-Burger (KdV-B), combinando no linealidad débil, dispersión y anti-dispersión. Esta derivación es novedosa. Mostramos que la transferencia continua de energía del viento al agua resulta en el crecimiento a lo largo del tiempo de la amplitud, velocidad, aceleración y energía del solitón KdV-B, mientras que su longitud de onda efectiva disminuye. Este fenómeno difiere de los resultados clásicos del enfoque de Jeffreys y se debe a la profundidad finita. En este estudio, se muestra que la expansión y la ruptura ocurren en un tiempo finito. Estos tiempos se calculan y expresan con respecto a parámetros y valores apropiados para el solitón y el viento. Los valores obtenidos son medibles en instalaciones experimentales. Se realiza un análisis detallado del tiempo de ruptura con respecto a varios criterios. Al comparar estos tiempos con los resultados experimentales, se examina la validez de estos criterios.