在限制水域中,快速船舶的尾跡最重要的特征是在船舶前方能產(chǎn)生孤立波。文中基于Korteweg-de Vries型方程和Hirota雙線性形式的符號和輔助結(jié)果,得到不同相位變化中的雙孤子解。利用Mathematica軟件仿真得到了KP（Kadovtsev-Petviashvili）方程雙孤子解在不同相位變化中的所有可能波型以及雙孤子解分解結(jié)構(gòu)與線性疊加的波形,為理解KP方程雙孤子解、雙孤子相互作用及其形態(tài)結(jié)構(gòu)特征奠定了基礎(chǔ)�；跓o量綱KP方程的雙孤子解,仿真得到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)下等振幅和非等振幅入射孤子相互作用區(qū)域的表面高度。結(jié)果表明,等振幅入射孤子的振幅與參考孤子的振幅相差0.01%比相差1%的相互作用波峰空間范圍大;非等振幅的2個入射孤子的相互作用主要導(dǎo)致了2種入射孤子波峰的彎曲。利用Matlab軟件仿真得到入射孤子和相互作用中心雙孤子解的不同波峰,通過調(diào)節(jié)參數(shù)k對比相互作用孤子的坡度,結(jié)果表明沿波峰的傳播方向, k值越大,相互作用孤子的輪廓越窄,坡度越大。 

【文章來源】：水下無人系統(tǒng)學(xué)報. 2020,28(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

正負相移雙孤子解Fig.2Two-solitonsolutionswithpositiveandnegativephaseshifts

子2112ggLLn(8)2.2正負相移雙孤子解相位變量中的雙孤子解形式[26]為1212U(,)L[(,)]其中12121212(,)1eeAe(9)以下分析僅考慮A12≥0的情況,圖2顯示了正相移和負相移的雙孤子解。對于系數(shù)A12的不同值,有以下2種特殊情況。1)當(dāng)A12=0時,雙孤子解表示2個孤子的共振,給出一個孤子解121212112||limU(,)U()(10)對應(yīng)的孤子稱為共振孤子。圖3顯示了具有共振孤子相位變量中的雙孤子解。這種情況可以解釋為具有無限相移(即12)的雙孤子解。圖2正負相移雙孤子解Fig.2Two-solitonsolutionswithpositiveandnegativephaseshifts圖3孤子相互作用形成共振孤子Fig.3Resonancesolitonbeformedbytheinteractionofsolitons2)當(dāng)A12=+∞時,雙孤子解是微不足道的。1212lim(,)0AU(11)在給定的極限過程中,相移12為負且接近–∞。因此,如果定位在相位變量空間的原點,孤子會遠離視野(如圖4(b)圖所示)。

2020年12月王程英,等:非線性尾流相互作用研究第6期水下無人系統(tǒng)學(xué)報www.yljszz.cn687圖1船舶尾流非線性分量示意圖Fig.1Schematicdiagramofnonlinearcomponentofshipwake性的部分,能夠持續(xù)多個小時,通常能在太空中被探測到。它是一條由短波阻尼引起的暗線,同時伴隨大氣中的尾跡(稱為船跡,主要由船的排氣羽流引起),尾跡會延伸數(shù)百千米的距離,高度約750m,持續(xù)約10h。衛(wèi)星圖像有時顯示2種非常窄的V型尾流成分,沿某些射線的半角范圍在1o和開爾文尾流的極限半角之間。這種信號只能在微風(fēng)(風(fēng)速小于3m/s)中檢測到,它們出現(xiàn)在湍流尾跡的一側(cè)或兩側(cè)。這些成分來自船舶尾流中心線附近短發(fā)散開爾文波的布拉格散射。在湍流尾跡的邊界處,窄V形尾跡可延伸至水面艦艇后方20km處,夾角在2o~3o之間。衛(wèi)星圖像中相關(guān)的窄亮線顯然是由波長在1m及以下的短波布拉格散射產(chǎn)生的。它們通常是船舶尾跡圖像中最亮的特征,然而與船尾流的其他部分相比,相關(guān)波浪系統(tǒng)的能量可以忽略不計。2)開爾文楔內(nèi)以及開爾文楔邊界處的包絡(luò)波包[22]:衛(wèi)星圖像上的另一個V形尾流,與航行線的平均角度約為10o,有時可以觀測到。在許多情況下,這一特征可能是由于分米級的布拉格散射、波浪破碎產(chǎn)生的時變表面波和船舶附近的湍流造成。它是由線性發(fā)散的開爾文波內(nèi)干涉射線的鏡面散射引起。在許多情況下,它是一個高度非線性的空間局域波包,類似于NLS(nonlinearSchrodinger)方程的包絡(luò)孤子解。這種包經(jīng)常與跨臨界和超臨界尾跡相聯(lián)系。事實上,在低至0.5的弗勞德數(shù)上,這一點變得很明顯。開爾文尾跡的最高穩(wěn)定波位于開?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]船舶尾流氣泡幕中的聲速[J]. 張建生,林書玉,劉鵬,苗潤才,楊萬民.  中國科學(xué)（G輯:物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)）. 2007(06)
[2]光尾流自導(dǎo)中抗干擾技術(shù)研究[J]. 冀邦杰.  魚雷技術(shù). 2007(01)
[3]有可能用于魚雷尾流自導(dǎo)的某些光學(xué)特征[J]. 張建生,王浩,冀邦杰,劉娟.  魚雷技術(shù). 2002(03)
[4]He-Ne激光通過氣幕的特性[J]. 張建生,呂青,冀邦杰,孫傳東,陳良益.  魚雷技術(shù). 2001(01)

博士論文
[1]尾流的光學(xué)特性研究與測量[D]. 張建生.中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所 2001

碩士論文
[1]船舶尾流模擬及感應(yīng)磁場分布特性[D]. 張成基.西安工業(yè)大學(xué) 2018
[2]模擬尾流熱特性研究[D]. 蘭青.西安工業(yè)大學(xué) 2017
[3]艦船尾流氣泡幕與異常浪的研究[D]. 劉楊.西安工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：3320557