Evolución de Grupos de Ondas de Agua en el Sistema Forzado de Benney-Roskes
Autores: Maleewong, Montri; Grimshaw, Roger H. J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Evolución de Grupos de Ondas de Agua en el Sistema Forzado de Benney-Roskes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Ondas no lineales
Ecuación de Schrödinger
Inestabilidad de modulación
Solitón
Respirador
Sistema de Benney-Roskes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Para ondas no lineales débiles en una dimensión espacial, la ecuación de Schrödinger no lineal es ampliamente aceptada como un modelo canónico para la evolución de grupos de ondas descritos por la inestabilidad de modulación y sus soluciones de solitón y respirador. Cuando hay forzamiento, como el causado por el viento soplando sobre la superficie del agua, esto puede complementarse con un término de crecimiento lineal que representa la inestabilidad lineal, dando lugar a la ecuación de Schrödinger no lineal forzada. Para las ondas de agua en dos dimensiones espaciales horizontales, esto se reemplaza por un sistema de Benney-Roskes forzado. Este es una ecuación de Schrödinger no lineal bidimensional con un término no local no lineal. En aguas profundas, esto se convierte en un término no lineal local y se reduce a una ecuación de Schrödinger no lineal bidimensional. En este artículo, exploramos numéricamente la evolución de grupos de ondas en el sistema de Benney-Roskes forzado utilizando cuatro casos de condiciones iniciales. En la ecuación de Schrödinger no lineal unidimensional no forzada, el primer caso conduciría a un respirador de Peregrine y el segundo caso a un solitón de línea; el tercer caso es una perturbación de onda larga, y el cuarto caso está diseñado para estimular la inestabilidad de modulación. En aguas profundas y para profundidad finita, cuando hay inestabilidad de modulación en la ecuación de Schrödinger no lineal unidimensional, las simulaciones bidimensionales muestran un patrón similar. Sin embargo, en aguas poco profundas donde no hay inestabilidad de modulación unidimensional, la dimensión horizontal adicional es significativa para producir crecimiento de ondas a través de la inestabilidad de modulación.
Descripción
Para ondas no lineales débiles en una dimensión espacial, la ecuación de Schrödinger no lineal es ampliamente aceptada como un modelo canónico para la evolución de grupos de ondas descritos por la inestabilidad de modulación y sus soluciones de solitón y respirador. Cuando hay forzamiento, como el causado por el viento soplando sobre la superficie del agua, esto puede complementarse con un término de crecimiento lineal que representa la inestabilidad lineal, dando lugar a la ecuación de Schrödinger no lineal forzada. Para las ondas de agua en dos dimensiones espaciales horizontales, esto se reemplaza por un sistema de Benney-Roskes forzado. Este es una ecuación de Schrödinger no lineal bidimensional con un término no local no lineal. En aguas profundas, esto se convierte en un término no lineal local y se reduce a una ecuación de Schrödinger no lineal bidimensional. En este artículo, exploramos numéricamente la evolución de grupos de ondas en el sistema de Benney-Roskes forzado utilizando cuatro casos de condiciones iniciales. En la ecuación de Schrödinger no lineal unidimensional no forzada, el primer caso conduciría a un respirador de Peregrine y el segundo caso a un solitón de línea; el tercer caso es una perturbación de onda larga, y el cuarto caso está diseñado para estimular la inestabilidad de modulación. En aguas profundas y para profundidad finita, cuando hay inestabilidad de modulación en la ecuación de Schrödinger no lineal unidimensional, las simulaciones bidimensionales muestran un patrón similar. Sin embargo, en aguas poco profundas donde no hay inestabilidad de modulación unidimensional, la dimensión horizontal adicional es significativa para producir crecimiento de ondas a través de la inestabilidad de modulación.