考虑频散效应的一维非线性地震波数值模拟

非线性理论是解决地学问题的重要手段, 充分认识非线性波动特征有助于解释实际观测资料中的一些特殊地震现象. 本文基于Hokstad改造的非线性本构方程, 利用交错网格有限差分法实现了固体介质中一维非线性地震波数值模拟; 采用通量校正传输方法消除非线性数值模拟中波形振荡, 提高模拟精度. 通过与解析解的对比验证了模拟结果的正确性. 研究结果显示了非线性系数对地震波的传播有重要影响, 并且当取适当的非线性和频散系数时, 地震波表现出孤立波的传播特性. 最后分析了不同的非线性地震波在固体介质中的传播演化特征.     

微结构固体中的孤立波及其存在条件

根据Mindlin理论,考虑宏观尺度非线性效应、二次和三次微尺度非线性效应以及微尺度频散效应,建立了描述一维微结构固体中纵波传播的一种新模型.用动力系统定性分析理论,分析了微结构固体中孤立波的存在条件及其几何特征,证明了当介质参数和孤立波传播速度满足适当条件时,在二次微尺度非线性效应的影响下微结构固体中可以形成一种非对称孤立波,在三次微尺度非线性效应的影响下微结构固体中可以形成一种对称孤立波.最后,用数值方法进一步验证了上述结论.     

用非饱和三相孔弹模型研究浅层土壤中地震波的传播特性

研究浅层土壤中声波耦合的地震波的传播特性, 用于声波探雷技术的机理分析. 根据浅层土壤具有孔隙度和可压缩性的特点, 利用非饱和三相孔隙介质中的地震波模型, 研究了土壤孔隙度、含水饱和度等参数对地震波传播特性的影响. 计算结果显示: 在给定的参数条件下, 地震波的传播速度和衰减系数均随频率的增加而增加; 纵波的传播速度随孔隙度的增加而减小, 横波的传播速度随孔隙度的增加而增加; 地震波的传播特性随含水饱和度的增加变化比较复杂. 通过对计算结果与已发表实验结果的比较分析, 讨论了解析方法的可行性, 为声-地震耦合机理及其在声波探雷研究中的应用提供了一定的理论基础. 关键词： 声-地震耦合 地震波 孔隙度 声波探雷     

朗缪尔孤立波与光孤立波的耦合(Ⅰ)

本文得到了高低频、双流体、无外磁场,初始密度为均匀时,等离子体动力学方程组的一个双向一维平面高频横波(光波)和纵波(Langmuir波)耦合的孤立波系,它的离子密度凹陷的深度和宽度与实验结果基本一致。这种耦合的孤立波与单独的光孤立波或Langmuir孤立波比较,表现出若干新的性质。     

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.     

等离子体中Langmuir波、横波和离子声波相互作用过程的孤立子行为

我们用Zakharov方程描述等离子体中Langmuir波、横波和离子声波的非线性相互作用,通过研究系统稳态的Sagdeev势的性质,讨论了该系统中孤立子可能存在的条件;同时和体系的极小能量状态相联系,构造了体系的Liapunov泛函,研究了孤立子的Liapunov稳定性。我们所采用的方法是完全非线性的,得到的稳定性判据在横波和Langmuir波解耦情况下退化为文献[8]的结果。 关键词：     

弹性波斜入射声子晶体的缺陷模及其转型

推导出弹性波斜入射固-固掺杂结构声子晶体的转移矩阵和透射系数公式.计算固-固掺杂结构声子晶体中弹性波的透射系数.得到当横波斜入射时,透射波中横波的缺陷模随着入射角的增大而减弱,横波向纵波的转型随着入射角的增大而增强.当纵波斜入射时,透射波中纵波的缺陷模随着入射角的增大而减弱,纵波向横波的转型随着入射角的增大而增强.     

多层介质的转移矩阵及其在声子晶体中的应用

引入四维波矢的概念,推导出弹性波斜入射到多层介质系统时的转移矩阵以及透射系数和反射系数。利用这些公式计算了纵波和横波正入射到一维掺杂声子晶体时纵波和横波的透射系数。得出:当纵波正入射时,透射波中纵波在一定频率范围内出现了禁带,并且在禁带的中心频率处出现了缺陷模。当横波正入射时也有相同的结果。     

普通物理教学中进述声波问题的几点体会

声波这一概念在普通物理中是相当重要的.在多年的普通物理教学中我们发现,有的学生根本不知道声波可以在固体中传播,即使知道的学生也认为声波在固体内传播时一定是纵波.而地震波既有横波又有纵波,那么地震波和声波在本质上有什么区别吗?我们知道实际上地震波和声波本质是一样的,这样一来学生就弄不明白了.     

微结构光纤中超短激光脉冲传输的数值模拟

在传统求解广义非线性薛定谔方程(GNSE)分步傅里叶方法的基础上，提出了利用自适应分步 傅里叶方法(ASSFM)求解GNSE.数值模拟发现：在发生显著孤子峰值频移且微结构光纤的色散 和非线性参数随频率显著变化的情况下，采用ASSFM对超短脉冲在光纤中传输进行模拟是很 必要的，微结构光纤色散特性对超短脉冲在微结构光纤中的演化以及超连续光谱展宽有很大 影响.ASSFM可以合理地考虑到微结构光纤特性参数随脉冲演化过程中峰值功率所对应波长（ 或频率）的变化，从而更精确地模拟超短脉冲在微结构光纤中的传输. 关键词： 微结构光纤 超短脉冲 色散 自适应分步傅里叶方法     

Nonlinear dynamics of DNA - Riccati generalized solitary wave solutions

We study the nonlinear dynamics of DNA, for longitudinal and transverse motions, in the framework of the microscopic model of Peyrard and Bishop. The coupled nonlinear partial differential equations for dynamics of DNA model, which consists of two long elastic homogeneous strands connected with each other by an elastic membrane, have been solved for solitary wave solution which is further generalized using Riccati parameterized factorization method.     

On the new exact traveling wave solutions of the time-space fractional strain wave equation in microstructured solids via the variational method

In this paper, we mainly study the time-space fractional strain wave equation in microstructured solids. He’s variational method, combined with the two-scale transform are implemented to seek the solitary and periodic wave solutions of the time-space strain wave equation. The main advantage of the variational method is that it can reduce the order of the differential equation, thus simplifying the equation, making the solving process more intuitive and avoiding the tedious solving process.Finally, the numerical results are shown in the form of 3D and 2D graphs to prove the applicability and effectiveness of the method. The obtained results in this work are expected to shed a bright light on the study of fractional nonlinear partial differential equations in physics.     

Nonlinear distribution function for a plasma obeying Vlasov-Maxwell system of equations

The nonlinear distribution function of Allis, generalised to include the transverse electromagnetic waves in a plasma, is used to set up the coupled wave equations for the longitudinal and the transverse modes. These are solved, keeping terms up to the cubic order of nonlinearity, by using the method of multiple scales. The equations of wave modulation are derived, which are solved to discuss the nature of the modulational instability and solitary wave propagation. It is found that the solutions so obtained satisfy conditions which are very similar to the well known Lighthill criterion for stability, appropriately modified due to the coupling of the two modes. The role of the average constant current due to any flow of the resonant and trapped electrons in determining the stability, is also discussed.     

非线性演化方程孤立波的同伦分析法求解

利用同伦分析法求解了Burgers方程，得到了其扭结形孤立波的近似解析解，该解非常接近于相应的精确解.结果表明，同伦分析法可用来求解非线性演化方程的孤立波解.同时，也对所用方法进行了一定扩展，得到了Kadomtsev-Petviashvili(KP)方程的钟形孤立子解.经过扩展后的方法能够更方便地用于求解更多非线性演化方程的高精度近似解析解. 关键词： Burgers方程 同伦分析法 KP方程 孤立波解     

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.     

Exact Travelling Wave Solutions to a Coupled Nonlinear Evolution Equation

By using an improved hyperbola function method, several types of exact travelling wave solutions to a coupled nonlinear evolution equation are obtained, which include kink-shaped soliton solutions, bell-shaped soliton solutions, envelop solitary wave solutions, and new solitary waves. The method can be applied to other nonlinear evolution equations in mathematical physics.     

关于双曲函数方法求孤波解的注记

针对文献[18]提出的求解非线性波动方程孤波解的双曲函数方法和文献[19]的分析和改进,给出一个注记.并进一步讨论了它的应用.表明这种方法确实是一种简单而实用的方法. 关键词： 双曲函数方法 孤波解 非线性波动方程     

Exact Travelling Wave Solutions to a Coupled Nonlinear Evolution Equation

By using an improved hyperbola function method, several types of exact travelling wave solutions to a coupled nonlinear evolution equation are obtained, which include kink-shaped soliton solutions, bell-shaped soliton solutions, envelop solitary wave solutions, and new solitary waves. The method can be applied to other nonlinear evolution equations in mathematical physics.     

Some New Solitary Wave Solutions to a Compound KdV-Burgers Equation

In terms of the solutions of an auxiliary ordinary differential equation, a new algebraic method, which contains the terms of first-order derivative of functions f(ξ), is constructed to explore the new solitary wave solutions for nonlinear evolution equations. The method is applied to a compound KdV-Burgers equation, and abundant new solitary wave solutions are obtained. The algorithm is also applicable to a large variety of nonlinear evolution equations.