考虑次近邻相互作用下一维单原子链中的孤立波

利用多重尺度法结合准不连续性近似,研究了涉及次近邻相互作用下的一维单原子链中的波动问题,得到了其新的色散关系.结果表明,在同时考虑次近邻相互作用和非谐相互作用的情况下,一维单原子链中不仅存在包络孤立波、扭状和反扭状孤立波,而且存在另一种孤立波形式的元激发——呼吸子. 关键词： 一维单原子链 非谐相互作用 孤立波     

一维复合颗粒链中能量衰减的动力学分析

重颗粒区域由压缩到稀疏的结构转变导致了一维复合颗粒链中能量衰减的渡越行为,并且这种结构转变与界面附近重颗粒的运动状态的变化密切关联.分析表明这种运动状态的转变导致了界面处的反射率在两个分支存在较大差别,从而导致了轻颗粒区域能量在两个分支以不同的速率衰减. 关键词： 复合颗粒链 渡越     

脉冲波在一维无限长弹簧振子链中的传播

讨论脉冲波在一维无限长弹簧振子链的传播问题.     

一维线性链的亚声速和超声速孤立子

应用相干态方法讨论一维晶格的声学振动模与电子的相互作用,得出速度大于和小于声速的孤立子解,给出孤立子形状和能量。 关键词：     

周期型二元颗粒链中孤波传播的二体碰撞近似分析

本文运用二体碰撞近似理论研究了孤波在周期型二元颗粒链中的传播. 周期型二元颗粒链由N个大球和一个小球交替排列而成, 球的材质都相同. 将小球和与之相邻的大球等效成一个球, 形成一条等效链. 采用二体碰撞近似理论, 推导了孤波在颗粒链中传播的速度、通过颗粒链时间以及小球的振荡频率. 理论分析得到小球振荡频率随着半径的增大而减小, 该结果与计算机模拟结果符合得相当好. 二体碰撞近似理论给出的波通过整条颗粒链时间, 在N ≤ 2时与计算机模拟结果符合得很好. 理论计算的误差随链长的变化不大. 但随着N的增大, 理论得到的结果相对误差变大.     

内孤立波沿缓坡地形传播特性的实验研究

以南中国海东北部海域底部缓坡地形为背景, 在大型重力式分层流水槽中模拟了下凹型内孤立波沿缓坡地形传播过程中的浅化、破碎、分裂等现象, 利用分层染色标识方法和多点组合探头阵列技术对内孤立波沿缓坡地形演化特征进行了定性分析和定量测量. 实验表明: 浅化效应使内孤立波传播速度减小, 对大振幅内孤立波具有抑制作用, 对小振幅波具有放大效应; 浅化效应可导致内孤立波的剪切失稳及破碎, 还可导致大振幅内孤立波的分裂. 利用Miles稳定性理论可定性描述内孤立波沿缓坡地形传播时发生不稳定状态的位置, 实验结果与理论分析相符合. 关键词： 分层流 缓坡地形 内孤立波 不稳定性     

具有能量输入/输出的固体层中孤立波的传播及相互作用特性

首先利用直接微扰方法,确定了孤立波的放大或衰减与孤立波的初始幅度以及介质的结构参数之间的关系.然后利用线性化技术构造出一种四阶精度的差分格式,并对孤立波在细观结构固体层中传播及不同幅度的孤立波的相互作用进行了数值模拟,从而得到在适当条件下细观结构固体层中孤立波传播时可以衰减、放大也可以稳定传播,且相互作用不影响它们这种传播特性.     

非均匀圆柱壳中传播孤立波的动力学稳定性

利用积分因子法对非均匀圆柱壳中传播孤立波的动力学稳定性进行详细的数值研究.以高斯波扰动、简谐波扰动和随机扰动作为初始扰动,考察受到这三种不同扰动的孤立波能否较长时间保持波形结构和传播速度而稳定传播的问题.结果表明：孤立波的稳定传播与扰动幅度、宽度和波长有关,只在受到幅度、宽度和波长都足够小的扰动下非均匀圆柱壳中传播的孤立波才能够表现出较强的抗干扰性,具有良好的动力学稳定性.     

高阶单向传播内孤立波理论模型适用性

内孤立波在海洋中广泛存在,其在生成、传播演化以及耗散过程中对海洋环境、地形地貌和海洋结构物等有着深远的影响.针对内孤立波理论模型研究,已有理论模型包括单向传播Korteweg-de Vries (KdV)类方程和双向传播Miyata-Choi-Camassa (MCC)类方程,然而,两类方程均未能有效地模拟大振幅内孤立波的传播演化过程.本文采用渐近匹配方法,对原始单向传播内孤立波方程的系数进行修正,建立了改进的单向传播内孤立波理论模型.在此基础上,通过比较分析改进了前后内孤立波的理论模型,结果表明,改进后的理论模型稳态内孤立波的理论极限振幅能达到MCC方程稳态内孤立波的理论极限振幅.结合系列实验结果,通过定量分析稳态内孤立波有效波长、波速和波形与MCC方程稳态内孤立波理论解的吻合度,进一步分析了改进后的内孤立波理论模型在表征定态内孤立波特性方面的适用性.此外,针对平坦地形条件下大振幅内孤立波非定态传播演化过程,探究各类单向传播孤立波理论模型的稳定性.研究表明改进后高阶单向传播内孤立波理论模型可用于表征大振幅内孤立波传播演化特性,为海洋结构物水动力学研究提供理论依据.     

一维铁磁链中量子孤波的能级和磁矩

使用Hartree近似和一种简化的准离散多标度方法,研究了具有交换作用和经典磁矩相互作用的一维铁磁链中的量子孤波解. 这种一维铁磁链中不仅存在着运动的量子孤波,也存在着静态的量子孤波(即量子内禀局域模).利用所获得的量子孤波解,进一步研究了量子孤波的能级和由量子孤波所携带的磁矩. 研究表明,量子孤波的能量和磁矩都是量子化的,这些结果为正确理解磁性材料中像磁滞回线的量子台阶等宏观量子特性提供了一条可能的途径.     

Maturing process of solitary wave train in a step-down chain

In a step-down chain a solitary wave (SW) evolves into an SW train (SWT), but the formation of well-defined SWT takes time and space and little is known of the process from immature into mature SWT. We therefore perform a detailed numerical study of this process by analysing the local velocity amplitude and peak overlap of immature ordered SWs. The first SW continuously increases to maximal velocity amplitude and peak overlap until it is matured, but for following SWs there exist a minimal and maximal value of local velocity amplitude and, a minimal and maximal value of local peak overlap, clarifying the details of the energy propagation along the stepped chain. The immature and mature SWTs show the same dependence of the phase velocity on the SWs sequence. These provide guidelines for when or where the attention should be paid in the study of SWT.     

Binary collision approximation for solitary waves in a Y-shaped granular chain

We implement a binary collision approximation to study solitary wave propagation in a two-dimensional double Y-shaped granular chain. The solitary wave was transmitted and reflected when it met the interface of the bifurcated branches of the Y-shaped granular chains. We obtain the analytic results of the ratios of the transmitted and reflected speeds to the incident speed of the solitary wave, the maximum force between the two neighbor beads in a solitary wave, and the total time taken by the pulse to pass through each branch. All of the analytic results are in good agreement with the experimental observations from Daraio et al. [Phys. Rev. E 82 036603 (2010)]. Moreover, we also discuss the delay effects on the arrival of split pulses, and predict the recombination of the split waves traveling in branches in the final stem of asymmetric systems. The prediction of pulse recombination is verified by our numerical results.     

Decaying solitary waves propagating in one-dimensional damped granular chain

We numerically investigate the nonlinear waves propagating in a one-dimensional particle chain when the damping effect is taken into account. It is found that decaying solitary waves exist, in which the amplitude of the wave decreases exponentially as time increases. Meanwhile, the velocity of the solitary wave also slows down as time goes. This result implies that the damping coefficient is an important parameter in such a nonlinear system. Theoretical analysis has also been done by the reductive perturbation method. The result indicates that the nonlinear waves propagating in such a system can be described by the damped KdV equation.     

The propagation of solitary waves in clouds of Bose--Einstein condensed atoms

The Gross--Pitaevskii equation which describes the motion of a Bose--Einstein condensed (BEC) atom in an elongated trap is solved analytically, and a solitary-wave solution is obtained in the low-density case without neglecting the effect of the interatomic interaction on the transverse function. It is shown that this effect leads to the velocity of the solitary wave slowing down and the profile of the solitary wave widening.     

三维浅海环境下孤立子内波对低频声能流的传播影响

针对三维浅海环境下孤立子内波对低频声信号传播特性的影响问题,基于Oxyz坐标系下的三维浅海低频声场有限元计算方法,以声能流为研究对象,仿真分析了内波存在对低频声信号传播特性的影响规律。研究结果表明:受内波影响,在xOz平面,声能流垂直分量的传播偏转角度呈现周期性的起伏规律;随着声源深度的增加,内波对声能流偏转角度的影响深度也随之增加。对xOy平面,当声源位于温跃层以上时,随着接收深度的增加,各深度平面上声能流水平分量的偏转角越大;随着声源深度的增加,内波对各深度平面上声能流的影响逐渐减弱。