2022-11-05 14:02:28

科学家们对可以威胁大型船只的神秘巨型异常涌浪有了新的认识

异常涌浪的大小是周围波浪的两倍以上。

极端的不方向上的非线性波群动力学部分波状态。

了解海浪意想不到的特性可能是海员的生存问题。众所周知,深水波群是不稳定的,会变得不稳定。这些异常涌浪是异常大的、不可预测的、突然出现的表面波,即使对大型船只也会造成难以置信的危险。

这种异常涌浪行为是由调制不稳定性引起的,它只发生在单向波中。当与其他波系相互作用时,波聚焦(波放大)预计也会减弱。

由京都大学领导的一个研究小组现在已经证明,这种不稳定波群的传播独立于干扰。他们的研究结果最近发表在《物理评论快报》杂志上。

演示了在反传播波的存在下聚焦的未摄动非线性水波群,暗示了定向波状态。图片来源:KyotoU / Amin Chabchoub

主要作者Amin Chabchoub说:“我们的研究结果似乎支持在反传播波存在时聚焦的无扰动非线性水波群的概念,这意味着波的状态是有方向性的。”

利用一个水波罐,研究小组进行了实验,验证了基于耦合非线性Schrödinger方程的计算机模拟结果。这个非线性波动方程模型解释了从两个不同方向传播的波的复杂相互作用。

研究小组的发现表明,该模型与实验很好地一致,包括流氓波和反传播波动力学。

海洋工程、非线性光学、电气工程和等离子体物理学等领域,以及对极端海浪的研究,都将从更好地理解非线性的作用中受益。

Chabchoub总结道:“我们的研究可能会进一步促进理论和实验研究,以提高我们对不同波系杂音中的这种动力学的理解。”

参考文献:“静水波中非线性聚焦的实验证据”,作者:Yuchen He, Alexey Slunyaev, Nobuhito Mori和Amin Chabchoub, 2022年9月28日,物理评论快报。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.144502

该研究由RFBR和NRU HSE动力系统与应用实验室资助。