Distribution functions of gas of solitons of Korteweg – de Vries-type equation

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The statistical properties of a rarefied soliton gas are studied using solitary waves – solutions of the generalized Korteweg – de Vries equation as an example. It is shown that there is a critical density of a soliton gas regardless of the type of nonlinearity in the generalized Korteweg – de Vries equation, which is associated with the repulsion of solitons of the same polarity. The first two statistical moments of the wave field (the mean value and the dispersion), which are simultaneously invariants of the Korteweg – de Vries-type equation, are calculated. The densities of the distribution function of a rarefied soliton gas are calculated. A feature in these functions in the region of small field values due to the overlap of the exponential tails of the solitons is noted.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

E. Pelinovsky

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences; National Research University – Higher School of Economics

Autor responsável pela correspondência
Email: pelinovsky@ipfran.ru
Rússia, Nizhny Novgorod; Nizhny Novgorod

S. Gurbatov

National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky

Email: gurb@rf.unn.ru
Rússia, Nizhny Novgorod

Bibliografia

  1. Захаров В.Е. Кинетическое уравнение для солитонов // ЖЭТФ. 1971. Т. 60. С. 993–1000.
  2. El G.A. Soliton gas in integrable dispersive hydrodynamics // J. Stat. Mech. 2021. V. 11. 114001.https://doi.org/10.1088/1742-5468/ac0f6d
  3. Bonnemain T., Doyon B., El G. Generalized hydrodynamics of the KdV soliton gas // J. Phys. A: Math. Theor. 2022. V. 55. 374004. https://doi.org/10.1088/1751-8121/ac8253
  4. Congy T., El G., Tovbis R.A. Dispersive hydrodynamics of soliton condensates for the Korteweg–de Vries Equation // J. Nonlinear Sci. 2023. V. 33. 104. https://doi.org/10.1007/s00332-023-09940-y
  5. Suret P., Randoux S., Gelash A., Agafontsev D., Doyon B., El G. Soliton gas: theory, numerics and experiments // Physical Review E. 2024, V. 109. № 6. 061001. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.109.061001
  6. Redor I. Barthelemy E., Michallet H., Onorato M., Mordant N. Experimental evidence of a hydrodynamic soliton gas // Physical Review Letters. 2019, V. 122. № 21. 214502. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.214502
  7. Fache L., Damart H., Copie F., Bonnemain T., Congy T., Roberti G., Suret P., El G., Randoux S. Dissipation-driven emergence of a soliton condensate in a nonlinear electrical transmission line // arXiv:2407.02874v1 [nlin.PS]. 2024. https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.02874
  8. Costa A., Osborne A.R., Resio D.T., Alessio S., Chiriv E., Saggese E., Bellomo K.., Long C. E. Soliton turbulence in shallow water ocean surface waves // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. 108501. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.108501
  9. Osborne A.R., Resio D.T., Costa A., de Leon S.P., Chiriv E. Highly nonlinear wind waves in Currituck Sound: dense breather turbulence in random ocean waves // Ocean Dynamics. 2019. V. 31. P. 187–219. https://doi.org/10.1007/s10236-018-1232-y
  10. Shurgalina E.G., Pelinovsky E.N. Nonlinear dynamics of a soliton gas: modified Korteweg-de Vries equation framework // Physics Letters A. 2016, V. 380. P. 2049–2053. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2016.04.023
  11. Gelash A., Agafontsev D.S. Strongly interacting soliton gas and formation of rogue waves // Phys. Rev. E. 2018. V. 98. 042210. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.98.042210
  12. Dutykh D., Pelinovsky E. Numerical simulation of a solitonic gas in KdV and KdV-BBM equations // Physics Letters A 2014, V. 378, P. 3102–3110. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2014.09.008
  13. Flamarion M.V., Pelinovsky E.N., Didenkulova E. Non-integrable soliton gas: the Schamel equation framework // Chaos, Solitons & Fractals. 2024. V. 180. 114495. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2024.114495
  14. Schamel H., Chakrabarti N. On the evolution equations of nonlinearly permissible, coherent hole structures propagating persistently in collisionless plasmas // Ann. Phys. 2023. V. 535. 2300102. https://doi.org/10.1002/andp.202300102
  15. Могилевич Л.И., Блинков Ю. А., Попова Е.В., Попов В.С. Уединенные волны деформации в двух коаксиальных оболочках из материала с комбинированной нелинейностью, образующих стенки каналов кольцевого и круглого сечения, заполненных вязкой жидкостью // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2024. Т. 32. № 4. С. 521–540. https://doi.org/10.18500/0869-6632-003115
  16. Гурбатов С.Н., Малахов А.Н., Саичев А.И. Нелинейные случайные волны в средах без дисперсии. М.: Наука, 1990. 216 c.
  17. Гурбатов С.Н., Руденко О.В., Саичев А.И. Волны и структуры в нелинейных средах без дисперсии. Приложения к нелинейной акустике. М.: Физматлит, 2008. 496 с.
  18. Шургалина Е.Г., Пелиновский Е.Н. Динамика ансамбля нерегулярных волн в прибрежной зоне. Нижний Новгород: НГТУ, 2015. 179 с.
  19. El G.A. Critical density of a soliton gas // Chaos. 2016. V. 26. 023105. https://doi.org/10.1063/1.4941372
  20. Руденко О.В., Чиркин А.С. О статистике шумовых разрывных волнах в нелинейных средах // ДАН СССР. 1975. Т. 225. № 3. С. 520–523.
  21. Руденко О.В. Взаимодействие интенсивных шумовых волн // Успехи физ наук. 1986. Т. 149. № 3. С. 413–447. https://doi.org/10.3367/UFNr.0149.198607c.0413
  22. Гурбатов С.Н., Пелиновский Е.Н. О вероятностных распределениях римановой волны и интеграла от нее // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2020. T. 493. № 1. С. 18–22. https://doi.org/10.31857/S2686740020040070

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. One of the realizations of the Shamelev soliton gas [13].

Baixar (153KB)
Metadados
3. Fig. 2. Distributions (14) for the Korteweg – de Vries equation (α = 2, 1), the modified Korteweg – de Vries equation (α = 3, 2) and the Schamel equation (α = 3/2, 3).

Baixar (63KB)
Metadados
4. Fig. 3. Distribution density of soliton gas within the framework of the Korteweg – de Vries equation (α = 2, 1), the modified Korteweg – de Vries equation (α = 3, 2) and the Shamelle equation (α = 3/2, 3) in the case of uniform distribution of amplitudes in the interval [0¸1]. ρ = 1/30.

Baixar (57KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».