非线性(2+1)维Zakharov-Kuznetsov方程及其孤立波解

在正压流体中,利用摄动方法从描写既有Coriolis力垂直分量又含有水平分量的位涡方程出发,推导了近赤道非线性Rossby波振幅的演变所满足的非线性(2+1)维Zakharov-Kuznetsov(ZK)方程,并利用Jacobi椭圆函数展开法,求解了非线性Zakharov-Kuznetsov(ZK)方程的行波解及孤立波解.通过分析其方程的行波解及孤立波,表明Coriolis力的水平分量及β效应对Rossby波动产生一定的影响.     

完整Coliolis力与缓变地形作用下的Rossby波

在正压流体中,从含有完整Coliolis力的地转位涡方程出发,采用时空伸长变化与摄动法,推导了切变纬向流中缓变地形下的Rossby波的振幅满足非齐次mKDV-Burgers方程.结果表明,Coriolis力的水平分量和地形随时间的缓慢变化会对Rossby波产生一定的影响;说明β效应、地形效应和切变基本流是诱导Rossby波产生的重要因素.     

层结流体中缓变地形与耗散作用下的孤立Rossby波

在层结流体中,从带有热外源、缓变地形的下边界条件以及带有耗散的绝热准地转位涡度方程出发,利用小参数展开与时空伸长变换推导了具有热外源、β效应、耗散作用、缓变地形效应的Rossby孤立波方程,得到Rossby孤立波振幅的演变满足带有耗散、热外源与缓变地形的非齐次非线性(KdV-Burgers)方程的结论.     

完整Coriolis力下非线性Rossby波包的传播

在正压流体中,从地转位涡方程出发,考虑纬向基本气流具有弱切变而不是缓变的情况下,推导出在完整Coriolis的作用下的非线性Rossby波包振幅满足推广的非线性Schrdinger方程.结果表明,完整Coriolis力中的水平分量对Rossby波包产生一定的影响.同时,β效应、地形效应和耗散也是诱导Rossby波包产生的重要因素.并且研究了基本气流存在线性弱切变下的本征值问题.     

完整Coriolis力作用下的Boussinesq方程及其孤立波解

从含有完整Coriolis力作用下的正压准地转位涡方程出发研究热带气候剪切流中的非线性Rossby波的振幅。首先,利用坐标伸缩变换法、摄动展开法,推导出Rossby波的振幅满足带有强迫项的Boussinesq方程;然后借助于Jacobi椭圆函数展开法,获得了Boussinesq方程的行波解以及类孤立波解;最后,应用Matlab数学软件,获得了孤立波解三维图形以及平面图形。从图形结果显示可以得出孤立波的振幅随各物理参数的变化规律。     

地形及标量非线性作用下的Rossby孤立波机制研究

地形及标量非线性作用下的Rossby孤立波具有不同的演化机制，为理解及解释实际大气运动提供了一定的理论依据。首先，从具有球面效应下的地转平衡和浅水模型出发，利用尺度分析等手段得到了具有标量非线性项意义下的位势涡度守恒方程。其次，利用多重尺度及摄动展开法，推导了非线性Rossby孤立波振幅演变所满足的Gardner方程。通过定性分析及定量数值计算模拟了Rossby孤立波的生成、发展过程。揭示了地形、标量非线性在Rossby孤立波的激发和传播中有着重要作用。     

地形坡度对基流中地形Rossby波振幅的影响

 利用考虑地形作用的浅水波模式对基流中地形Rossby波振幅特征进行了数值计算.结果表明,地形坡度对地形Rossby波振幅具有增幅作用,在强基本气流中,增幅作用更明显,地形坡度的作用还使地形Rossby波最大振幅中心位置北移.     

Beta效应和耗散影响的广义变系数KdV方程及其孤立波解

采用含有beta效应和耗散项的正压无量纲准地转位涡方程来研究热带大气剪切流中的非线性Rossby波的振幅.首先通过约化摄动法,推导出用广义变系数KdV方程可以描述Rossby波的振幅变化属性的结论;然后利用试探函数法,解出了广义变系数KdV方程在系数满足一定条件下的孤立波解,并且借助Matlab数学软件作图的辅助方式,对影响孤立波解的振幅、波宽和波速的因素做出了分析.结果显示,受广义变系数KdV方程中耗散项的影响Rossby波的振幅随时间以指数函数形式衰减.     

正压流体中具有beta效应的非线性Boussinesq方程及其多孤子解

本文主要考虑了具有beta效应的大尺度Rossby波控制方程的多孤子解。首先,从传统意义下的正压准地转位涡方程出发,利用多尺度分析法、坐标变换法、泰勒展开法以及分离变量法,推导出大尺度Rossby波的振幅满足带有beta效应的非线性Boussinesq方程。然后,基于这个方程通过适当的变量代换给出了模型方程的Hirota双形式,并利用Hirota双线性方法获得了非线性Boussinesq方程的1-孤子解、2-孤子解、3-孤子解及N-孤子解。基于模型方程得到推广的beta效应能诱导生成Rossby波,并分析孤子解的结果表明,随着非线性系数的增大,孤子解的振幅在逐渐变小。     

多组分复杂等离子体中(2+1)维非线性离子声孤波的传播特性研究

研究了复杂等离子体中(2+1)维非线性离子声孤波的传播特性.应用约化摄动法推导得到了用来描述含有非广延电子-正电子分布的多组分尘埃等离子体中(2+1)维非线性离子声孤波的Kadomtsev-Petviashvili(KP)方程.获得了非线性离子声孤波的非线性强度、振幅与宽度等传播特性随系统参数的变化规律,明确了系统参数...     

含有Tsallis非热电子的等离子体中(3+1)维电子声孤波的研究

利用约化摄动法研究了含有Tsallis非热电子的等离子体中(3+1)维电子声孤波,推导得到了用来描述电子呈现Tsallis分布的复杂等离子体中(3+1)维电子声孤波的Zakharov-Kuznetsov(ZK)方程,并利用数值模拟方法,分析了Tsallis非热电子分布状态对(3+1)维电子声孤波的非线性强度、孤立波的振幅与宽度及电子声孤波传播特性的影响.     

(2+1)维广义浅水波方程的Backlund变换和新精确解的构建

(2+1)维浅水波方程广泛应用于描绘大气、河流、大海中的非线性现象.通过扩展的齐次平衡法研究了(2+1)维广义浅水波方程,得出了方程的Backlund变换、色散关系以及新的孤波解.该方法还可应用于处理其他高维浅水波方程.     

地形Rossby波相速和稳定性数值计算

目的 利用考虑地形影响的浅水波模式研究地形坡度对地形Rossby波相速和稳定性的影响。方法 对特征值问题形式的卢平面通道内波动控制方程离散化后进行数值计算，求出地形Rossby波相速和增长率的数值解。结果 地形坡度越大，扰动波长越长，地形Rossby波相速越慢，当扰动波长和地形坡度大于一定值后，地形：Rossby波将呈现准定常特征，甚至出现向西传播。结论 考虑了地形坡度作用以后，地形Rossby波相速将减小，并且有可能出现不稳定增长，最不稳定波长随基本气流强度的增强而增加，当基本气流流速为10m／s(20m／s)时，最不稳定波长约为2400～2500km(3000km)。     

多组分复杂等离子体中(3+1)维非线性离子声孤波的研究

研究了在多组分复杂等离子体中(3+1)维非线性离子声孤波的基本传播特性.利用约化摄动方法,推导得到用来描述多组分复杂等离子体中(3+1)维非线性离子声孤波的ZK方程.此外,借助数值模拟的方法分析了原有等离子体系统中的不同参数对非线性离子声孤波的非线性强度、振幅、宽度等传播特性的重要影响.     

Konopelchenko Dubrovsky方程非行波孤子

本文通过退耦变换将(2+1)维Konopelchenko Dubrovsky方程化成单一方程,利用Lie群理论将所得单一方程约化成(1+1)维非线性偏微分方程,应用广义同宿测试方法求解该约化的(1+1)维方程,得到了(2+1)维KD方程新的非行波孤子相互作用解,并分析了它们的局部结构.     

带β项的非线性涡旋Rossby波的演变过程

利用多重尺度摄动法,推导出当考虑Rossby参数β作用时,非线性涡旋Rossby波的波包振幅的演化方程是非线性的Schrodinger方程．对受Rossby参数β影响的涡旋Rossby波的本征值问题进行分析,指出Rossby参数β对涡旋Rossby波传播的影响．     

一变系数(2+1)维微分方程的BT及其精确解

利用齐次平衡原则 ,推导出了变系数 (2 +1)维孤子破裂 (Solitonbreaking)方程的Ba cklund变换 (BT) ,由此可得到该方程的精确解 ,并由解的形式可以看出 ,方程的变系数可改变孤立波的振幅 ,但不改变波形     

（2＋1）维K-P方程的周期波解

扩展了Hirota法以构造(2+1)维K-P方程的新的孤波解,即将Hirota法中的测试函数用新的测试函数来替代,得到了(2+1)维K-P方程的周期孤立波解.显然扩展的Hirota方法也可以解其他类型的非线性演化方程.     

大气中非线性Rossby波和Pseudo—Rossby——(Ⅱ)斜压大气情形

本文利用文(1)中的方法,讨论了半地转近似下斜压Rossby波的存在和求解问题,分析表明,在描述Rossby波的方程中,除了具有通常意义的Rossby波解外,还存在一支Pseudo—Rossby波解.     

两个(2+1)维非线性方程的一组行波解

利用G′/G展开法给出(2+1)维Burgers方程和(2+1)维色散长波方程的一组G′/G结构的行波解.当解中参数取定某些特殊值时,将得到这两个方程的孤波解.