非线性尾流相互作用研究
发布时间：2021-08-03 23:47
在限制水域中,快速船舶的尾迹最重要的特征是在船舶前方能产生孤立波。文中基于Korteweg-de Vries型方程和Hirota双线性形式的符号和辅助结果,得到不同相位变化中的双孤子解。利用Mathematica软件仿真得到了KP（Kadovtsev-Petviashvili）方程双孤子解在不同相位变化中的所有可能波型以及双孤子解分解结构与线性叠加的波形,为理解KP方程双孤子解、双孤子相互作用及其形态结构特征奠定了基础。基于无量纲KP方程的双孤子解,仿真得到标准坐标下等振幅和非等振幅入射孤子相互作用区域的表面高度。结果表明,等振幅入射孤子的振幅与参考孤子的振幅相差0.01%比相差1%的相互作用波峰空间范围大;非等振幅的2个入射孤子的相互作用主要导致了2种入射孤子波峰的弯曲。利用Matlab软件仿真得到入射孤子和相互作用中心双孤子解的不同波峰,通过调节参数k对比相互作用孤子的坡度,结果表明沿波峰的传播方向, k值越大,相互作用孤子的轮廓越窄,坡度越大。
【文章来源】：水下无人系统学报. 2020,28(06)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
正负相移双孤子解Fig.2Two-solitonsolutionswithpositiveandnegativephaseshifts
子2112ggLLn(8)2.2正负相移双孤子解相位变量中的双孤子解形式[26]为1212U(,)L[(,)]其中12121212(,)1eeAe(9)以下分析仅考虑A12≥0的情况,图2显示了正相移和负相移的双孤子解。对于系数A12的不同值,有以下2种特殊情况。1)当A12=0时,双孤子解表示2个孤子的共振,给出一个孤子解121212112||limU(,)U()(10)对应的孤子称为共振孤子。图3显示了具有共振孤子相位变量中的双孤子解。这种情况可以解释为具有无限相移(即12)的双孤子解。图2正负相移双孤子解Fig.2Two-solitonsolutionswithpositiveandnegativephaseshifts图3孤子相互作用形成共振孤子Fig.3Resonancesolitonbeformedbytheinteractionofsolitons2)当A12=+∞时,双孤子解是微不足道的。1212lim(,)0AU(11)在给定的极限过程中,相移12为负且接近–∞。因此,如果定位在相位变量空间的原点,孤子会远离视野(如图4(b)图所示)。
2020年12月王程英,等:非线性尾流相互作用研究第6期水下无人系统学报www.yljszz.cn687图1船舶尾流非线性分量示意图Fig.1Schematicdiagramofnonlinearcomponentofshipwake性的部分,能够持续多个小时,通常能在太空中被探测到。它是一条由短波阻尼引起的暗线,同时伴随大气中的尾迹(称为船迹,主要由船的排气羽流引起),尾迹会延伸数百千米的距离,高度约750m,持续约10h。卫星图像有时显示2种非常窄的V型尾流成分,沿某些射线的半角范围在1o和开尔文尾流的极限半角之间。这种信号只能在微风(风速小于3m/s)中检测到,它们出现在湍流尾迹的一侧或两侧。这些成分来自船舶尾流中心线附近短发散开尔文波的布拉格散射。在湍流尾迹的边界处,窄V形尾迹可延伸至水面舰艇后方20km处,夹角在2o~3o之间。卫星图像中相关的窄亮线显然是由波长在1m及以下的短波布拉格散射产生的。它们通常是船舶尾迹图像中最亮的特征,然而与船尾流的其他部分相比,相关波浪系统的能量可以忽略不计。2)开尔文楔内以及开尔文楔边界处的包络波包[22]:卫星图像上的另一个V形尾流,与航行线的平均角度约为10o,有时可以观测到。在许多情况下,这一特征可能是由于分米级的布拉格散射、波浪破碎产生的时变表面波和船舶附近的湍流造成。它是由线性发散的开尔文波内干涉射线的镜面散射引起。在许多情况下,它是一个高度非线性的空间局域波包,类似于NLS(nonlinearSchrodinger)方程的包络孤子解。这种包经常与跨临界和超临界尾迹相联系。事实上,在低至0.5的弗劳德数上,这一点变得很明显。开尔文尾迹的最高稳定波位于开?
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶尾流气泡幕中的声速[J]. 张建生,林书玉,刘鹏,苗润才,杨万民. 中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2007(06)
[2]光尾流自导中抗干扰技术研究[J]. 冀邦杰. 鱼雷技术. 2007(01)
[3]有可能用于鱼雷尾流自导的某些光学特征[J]. 张建生,王浩,冀邦杰,刘娟. 鱼雷技术. 2002(03)
[4]He-Ne激光通过气幕的特性[J]. 张建生,吕青,冀邦杰,孙传东,陈良益. 鱼雷技术. 2001(01)
博士论文
[1]尾流的光学特性研究与测量[D]. 张建生.中国科学院西安光学精密机械研究所 2001
硕士论文
[1]船舶尾流模拟及感应磁场分布特性[D]. 张成基.西安工业大学 2018
[2]模拟尾流热特性研究[D]. 兰青.西安工业大学 2017
[3]舰船尾流气泡幕与异常浪的研究[D]. 刘杨.西安工业大学 2016
本文编号：3320557
【文章来源】：水下无人系统学报. 2020,28(06)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
正负相移双孤子解Fig.2Two-solitonsolutionswithpositiveandnegativephaseshifts
子2112ggLLn(8)2.2正负相移双孤子解相位变量中的双孤子解形式[26]为1212U(,)L[(,)]其中12121212(,)1eeAe(9)以下分析仅考虑A12≥0的情况,图2显示了正相移和负相移的双孤子解。对于系数A12的不同值,有以下2种特殊情况。1)当A12=0时,双孤子解表示2个孤子的共振,给出一个孤子解121212112||limU(,)U()(10)对应的孤子称为共振孤子。图3显示了具有共振孤子相位变量中的双孤子解。这种情况可以解释为具有无限相移(即12)的双孤子解。图2正负相移双孤子解Fig.2Two-solitonsolutionswithpositiveandnegativephaseshifts图3孤子相互作用形成共振孤子Fig.3Resonancesolitonbeformedbytheinteractionofsolitons2)当A12=+∞时,双孤子解是微不足道的。1212lim(,)0AU(11)在给定的极限过程中,相移12为负且接近–∞。因此,如果定位在相位变量空间的原点,孤子会远离视野(如图4(b)图所示)。
2020年12月王程英,等:非线性尾流相互作用研究第6期水下无人系统学报www.yljszz.cn687图1船舶尾流非线性分量示意图Fig.1Schematicdiagramofnonlinearcomponentofshipwake性的部分,能够持续多个小时,通常能在太空中被探测到。它是一条由短波阻尼引起的暗线,同时伴随大气中的尾迹(称为船迹,主要由船的排气羽流引起),尾迹会延伸数百千米的距离,高度约750m,持续约10h。卫星图像有时显示2种非常窄的V型尾流成分,沿某些射线的半角范围在1o和开尔文尾流的极限半角之间。这种信号只能在微风(风速小于3m/s)中检测到,它们出现在湍流尾迹的一侧或两侧。这些成分来自船舶尾流中心线附近短发散开尔文波的布拉格散射。在湍流尾迹的边界处,窄V形尾迹可延伸至水面舰艇后方20km处,夹角在2o~3o之间。卫星图像中相关的窄亮线显然是由波长在1m及以下的短波布拉格散射产生的。它们通常是船舶尾迹图像中最亮的特征,然而与船尾流的其他部分相比,相关波浪系统的能量可以忽略不计。2)开尔文楔内以及开尔文楔边界处的包络波包[22]:卫星图像上的另一个V形尾流,与航行线的平均角度约为10o,有时可以观测到。在许多情况下,这一特征可能是由于分米级的布拉格散射、波浪破碎产生的时变表面波和船舶附近的湍流造成。它是由线性发散的开尔文波内干涉射线的镜面散射引起。在许多情况下,它是一个高度非线性的空间局域波包,类似于NLS(nonlinearSchrodinger)方程的包络孤子解。这种包经常与跨临界和超临界尾迹相联系。事实上,在低至0.5的弗劳德数上,这一点变得很明显。开尔文尾迹的最高稳定波位于开?
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶尾流气泡幕中的声速[J]. 张建生,林书玉,刘鹏,苗润才,杨万民. 中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2007(06)
[2]光尾流自导中抗干扰技术研究[J]. 冀邦杰. 鱼雷技术. 2007(01)
[3]有可能用于鱼雷尾流自导的某些光学特征[J]. 张建生,王浩,冀邦杰,刘娟. 鱼雷技术. 2002(03)
[4]He-Ne激光通过气幕的特性[J]. 张建生,吕青,冀邦杰,孙传东,陈良益. 鱼雷技术. 2001(01)
博士论文
[1]尾流的光学特性研究与测量[D]. 张建生.中国科学院西安光学精密机械研究所 2001
硕士论文
[1]船舶尾流模拟及感应磁场分布特性[D]. 张成基.西安工业大学 2018
[2]模拟尾流热特性研究[D]. 兰青.西安工业大学 2017
[3]舰船尾流气泡幕与异常浪的研究[D]. 刘杨.西安工业大学 2016
本文编号：3320557
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3320557.html
