一维颗粒链中的怪波及其传播特性研究
发布时间：2021-02-01 15:05
颗粒物质是自然界中存在的最为广泛的物质之一,表现出较为丰富的性质。自从1983年能斯托克（Vitali F.Nesterenko）首次给出一维（1D）颗粒链中的“孤立波”解之后,越来越多的科学家们开始大量关注颗粒链中的非线性波及其相关问题,并且做了大量关于颗粒物质的研究工作。怪波,众多海难的元凶,数十年来已经被广泛研究。我们发现怪波不仅出现于海洋当中,而且还出现在大气,光学,等离子体,超流体,玻色爱因斯坦凝聚物和毛细血管波中。本文主要在一维颗粒链中基于赫兹模型研究了怪波的传播特性。我们利用传统的摄动方法,首先获得了具有初始预压的一维（1D）颗粒链的聚焦非线性薛定谔方程（NLSE）,并给出了NLSE的怪波解。除了独特的基本P孤子,NLSE同样可以预测一个振幅逐渐增加的高阶呼吸子解的无限阶,我们将这种高阶呼吸子解称为超怪波,这个解在时间和空间上同样也是局域化的,这个解的相关研究对解释在深水条件下观察到的更高振幅的波至关重要。除此以外,也得到了NLSE其他的特殊解——单呼吸子解,如Akhmediev呼吸子、Kuznetsov-Ma呼吸子以及类Akhmediev呼吸子解。本文通过数值模拟和解析...
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自然界及人类生产生活中的颗粒物质颗粒物质的相关研究最早可以追溯到18世纪，Coulomb通过研究固体间的摩擦力给出了固体间摩擦力的定律[8]
图 1.2 1968 - 1994 年船只与怪波碰撞导致的超大海难统计石油和航运业收集的观察结果表明，确实有一些真正的怪物在毫不留情的吞食船只和水手。很长时间以来，这种在其他良性条件下毫无预示地出现的怪异的海浪被称为杀人波、海怪，一直是海洋民间传说的一部分，直到上个世纪70 年代这种真实的现象才得以被海洋学家接受。图 1.3 给出了一些怪波的照片，这些照片描述和显示了怪波现象的主要特征：在几乎静止的浅水和深水的水面上快速出现大振幅孤立脉冲或一组大振幅波。
图 1.3 怪波的各种图片由于怪波的罕见特征，使用统计方法进行数据分析的预测并不是很有成效。几十年前，海洋学家使用线性模型研究怪波，但是这种模型依旧无法解释海洋上频繁出现的怪波现象，直到 1995 年有关怪波测量的第一篇文章才得以发表，然而，这篇文章仍然未对怪波产生大振幅的机制作出一个很好地解释。在过去的 30 年里，科学家们根据怪波现象的提出各种物理模型，并进行了许多实验室的实验，这些研究的主要目标是了解大振幅波的物理特征及其与环境条件（风和大气压力，海洋测深和当前场）的关系，并提供工程所需的怪波的 设计 。在过去五年怪波现象的物理机制的认识方面取得了很大的进展，并对已提出的怪波模型进行了综述。不同的石油平台获得了一些对定位怪波的有帮助的数据。图 1.4 显示了 1995年 1 月 1 日在北海的 Draupner （挪威国家石油公司操作的平台）记录的 26米高的著名的 新年波 （Haver＆Andersen，2000）[46]。水深 h 为 70 m，怪波的特征周期为 12 s，根据线性色散关系，波长约为 220 米。 Sand 等人（1990）
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤放大器中非自治光畸波的传播控制研究[J]. 胡文成,张解放,赵辟,楼吉辉. 物理学报. 2013(02)
[2]复杂而有序的软物质[J]. 厚美瑛. 现代物理知识. 2011(05)
[3]颗粒物质(上)[J]. 陆坤权,刘寄星. 物理. 2004(09)
[4]软物质物理:新的前沿学科[J]. 陆坤权. 百科知识. 2002(05)
[5]奇异的颗粒物质[J]. 厚美瑛,陆坤权. 新材料产业. 2001(02)
[6]奇异的颗粒物质[J]. 厚美瑛,陆坤权. 科学. 2001(01)
博士论文
[1]颗粒物质体系复杂动力学行为研究[D]. 郑文.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]颗粒物质滑动摩擦力非线性规律的研究[D]. 史彤阳.贵州大学 2016
[2]颗粒物质聚集现象的统计模型与动力学模型研究[D]. 陈波.南京师范大学 2004
本文编号：3012966
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自然界及人类生产生活中的颗粒物质颗粒物质的相关研究最早可以追溯到18世纪，Coulomb通过研究固体间的摩擦力给出了固体间摩擦力的定律[8]
图 1.2 1968 - 1994 年船只与怪波碰撞导致的超大海难统计石油和航运业收集的观察结果表明，确实有一些真正的怪物在毫不留情的吞食船只和水手。很长时间以来，这种在其他良性条件下毫无预示地出现的怪异的海浪被称为杀人波、海怪，一直是海洋民间传说的一部分，直到上个世纪70 年代这种真实的现象才得以被海洋学家接受。图 1.3 给出了一些怪波的照片，这些照片描述和显示了怪波现象的主要特征：在几乎静止的浅水和深水的水面上快速出现大振幅孤立脉冲或一组大振幅波。
图 1.3 怪波的各种图片由于怪波的罕见特征，使用统计方法进行数据分析的预测并不是很有成效。几十年前，海洋学家使用线性模型研究怪波，但是这种模型依旧无法解释海洋上频繁出现的怪波现象，直到 1995 年有关怪波测量的第一篇文章才得以发表，然而，这篇文章仍然未对怪波产生大振幅的机制作出一个很好地解释。在过去的 30 年里，科学家们根据怪波现象的提出各种物理模型，并进行了许多实验室的实验，这些研究的主要目标是了解大振幅波的物理特征及其与环境条件（风和大气压力，海洋测深和当前场）的关系，并提供工程所需的怪波的 设计 。在过去五年怪波现象的物理机制的认识方面取得了很大的进展，并对已提出的怪波模型进行了综述。不同的石油平台获得了一些对定位怪波的有帮助的数据。图 1.4 显示了 1995年 1 月 1 日在北海的 Draupner （挪威国家石油公司操作的平台）记录的 26米高的著名的 新年波 （Haver＆Andersen，2000）[46]。水深 h 为 70 m，怪波的特征周期为 12 s，根据线性色散关系，波长约为 220 米。 Sand 等人（1990）
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤放大器中非自治光畸波的传播控制研究[J]. 胡文成,张解放,赵辟,楼吉辉. 物理学报. 2013(02)
[2]复杂而有序的软物质[J]. 厚美瑛. 现代物理知识. 2011(05)
[3]颗粒物质(上)[J]. 陆坤权,刘寄星. 物理. 2004(09)
[4]软物质物理:新的前沿学科[J]. 陆坤权. 百科知识. 2002(05)
[5]奇异的颗粒物质[J]. 厚美瑛,陆坤权. 新材料产业. 2001(02)
[6]奇异的颗粒物质[J]. 厚美瑛,陆坤权. 科学. 2001(01)
博士论文
[1]颗粒物质体系复杂动力学行为研究[D]. 郑文.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]颗粒物质滑动摩擦力非线性规律的研究[D]. 史彤阳.贵州大学 2016
[2]颗粒物质聚集现象的统计模型与动力学模型研究[D]. 陈波.南京师范大学 2004
本文编号：3012966
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