Rogue Heat and Diffusion Waves
在本文中，我们数值显示和讨论流氓热和扩散波的存在和特点。更具体地说，我们使用两种不同的非线性热（扩散）模型，并表明调制不稳定性导致这些模型的框架中产生意想不到的和大的波动。这些波动可以被称为流氓热（扩散）波。我们讨论的属性和统计的流氓波。我们的研究结果可以在许多分支中找到许多重要的应用，如非线性传热，湍流，金融数学，化学或生物扩散，核反应，地下水渗透，以及在非线性太沙基固结模型框架下模拟的孔隙水压力扩散，仅举几例。
2019-07-18 nlin.PS physics.flu-dyn
Nonlinear dynamics of trapped waves on jet currents and rogue waves
用解析和数值方法研究了反向喷流捕获的表面重力波的非线性动力学。对于频率窄但角分布不一定窄的波场，发展了基于（V.Shrira，A. Slunyaev，J. Fluid. Mech，738，65，2014）导出了单模自聚焦型的一维修正非线性薛定谔方程。它的解决方案，如包络孤立子和呼吸被认为是原型的流氓波，这些解决方案，在没有电流的情况下，相对于波是强大的横向扰动，这表明潜在的更高的概率流氓波。通过对位势欧拉方程的直接数值模拟，验证了调制俘获波和孤立波群形式的长寿命解析解的鲁棒性。
2014-01-18 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Enhanced rise of rogue waves in slant wave groups
在深水长峰波的完全非线性运动方程的数值模拟表明，在细长波组的极端波的形成发生最密集，如果在初始状态下的波前是倾斜的方向组。导致最高异常波的“最佳”角度取决于初始波振幅和波群宽度，并且在实际重要的参数范围内，该角度约为18-28度。
2011-06-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Persistence of hydrodynamic envelope solitons: detection and rogue wave occurrence
本文讨论了在深水单向非线性不规则水波的直接数值模拟中观测到的一个持续200多个周期的波群。模拟条件的特点是参数现实的宽带波在海上。通过求解非线性薛定谔方程的相关散射问题，证明了该群孤子是具有显著稳定参数的强包络孤子。大部分极端波浪都发生在这一群的顶部，导致更高更长的异常波浪事件。
2021-02-03 nlin.PS physics.flu-dyn physics.geo-ph
Nonlinear stage of the Benjamin-Feir instability: Three-dimensional coherent structures and rogue waves
一个具体的，真正的三维机制流氓波的形成，在后期阶段的扰动斯托克斯深水波的调制不稳定性，是通过数值实验确认。模拟是基于完全非线性方程描述弱三维势流的理想流体与自由表面的保角变量。在不稳定性的非线性阶段，观察到自发形成的锯齿波振幅图案。如果初始波陡度足够高（$ka>0.06$），这些相干结构就会产生异常波。最高的波浪出现在“转弯”的地方。对于$ka<0.06$，结构通常衰减而不形成陡波。
2007-04-24 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Baseband Modulation Instability as the Origin of Rogue Waves
研究了光学和流体力学中常用的不同非线性波演化模型中流氓波解的存在性和性质。特别地，我们考虑了Fokas-Lenells方程，离焦矢量非线性薛定谔方程，长波-短波共振方程。我们表明，流氓波解决方案在所有这些模型中存在的调制不稳定的参数的子集，当且仅当不稳定的边带频谱也包含连续波或零频率扰动作为一个限制的情况下（基带不稳定）。我们数值证实，流氓波可能只会激发从弱扰动连续波时，基带不稳定性。相反，调制不稳定性导致非线性周期振荡。
2015-02-13 nlin.PS nlin.SI physics.flu-dyn
Super rogue waves in simulations based on weakly nonlinear and fully nonlinear hydrodynamic equations
在弱非线性和完全非线性水动力方程的数值模拟中，检验了非线性薛定谔方程（NLS）的流氓波解（有理多呼吸子）。仅考虑从1到5的最低阶解。使用修正的NLS方程（MNLS），也称为Dysthe方程，可以达到更高的空间波传播精度。这种数值模拟使我们能够直接比较模拟与最近的实验室测量结果在\cite{Chabchoub2012c}。为了达到更高的物理精度，我们采用了完全非线性模拟的潜在欧拉方程。这些模拟为我们提供了NLS方程在近破条件下有理解长时间演化的基本特征。分析NLS解决方案被发现合理地描述了实际的波动力学陡波。
2013-03-21 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Symmetric influence of forward and opposing tidal currents on rogue wave statistics
基于北海南部长期观测，本文研究水流强度与方向对畸形波概率的影响，发现顺流和逆流的放大作用相近，且异常统计量与单向定常水流实验结果同量级。
2024-07-31 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Experimental Evidence of Hydrodynamic Instantons: The Universal Route to Rogue Waves
流氓波的统计理论，提出和测试对实验数据收集在一个长水槽中的随机波具有不同程度的非线性机械产生和自由传播沿水槽。强有力的证据表明，在坦克中观察到的流氓波是流体动力学瞬子，即鞍点配置的行动与随机模型的波系统。如图所示，这些流体动力学瞬子是复杂的时空波场配置，可以使用大偏差理论的数学框架定义，并通过定制的数值方法计算。这些结果表明，瞬子同样很好地描述了流氓波，起源于一个简单的线性叠加机制（弱非线性条件下）或从一个非线性聚焦（强非线性条件下），铺平了道路的发展一个统一的解释流氓波的形成。
2019-11-08 nlin.PS physics.ao-ph physics.flu-dyn
Wave amplification in the framework of forced nonlinear Schrodinger equation: the rogue wave context
在非线性薛定谔方程的框架内，数值研究了受有限时间外力作用的不规则波。结果表明，慢泵浦（强迫的时间尺度远大于非线性时间尺度）导致孤立波系综的选择性增强。缓慢的强迫最终提供了更宽的波数谱，更大的峰度值和更高的大浪概率。在相反的情况下，快速强迫的非线性波重新调整通过阶段的快速激增的统计特性。单强迫包络孤子被认为是与目的，以更好地识别相干波群的作用。给出了可积NLS方程解的近似描述。本文还讨论了本杰明-费尔指数在预报异常波有利条件方面的适用性.
2015-03-19 physics.flu-dyn
On the statistical interpretation of optical rogue waves
数值模拟被用来讨论与高度非相干光谱相关的噪声驱动的光纤超连续谱产生中观察到的“光学流氓波”统计的各个方面。特别是，我们考虑如何长波长的光谱过滤影响的峰值功率的统计分布的特性，我们对比的统计数据的光谱过滤SC的统计数据的最红移的孤子在SC的峰值功率和最大峰值功率在整个时间字段没有光谱选择。对于后者的情况下，我们表明，未过滤的统计分布仍然可以表现出长尾，但在这种情况下的极端事件对应于不同频率的孤子之间的碰撞。这些结果证实了碰撞动力学在超连续谱产生中的重要性。我们还表明，碰撞引起的事件满足一个扩展的流体动力学定义的“流氓波”的特点。
2010-07-16 physics.flu-dyn physics.optics
The Dirac-Delta Rogue Wave
本文提出线性波动方程的双重时空局域狄拉克-德尔塔解，证明所需时变频率函数由介质色散关系唯一确定，并给出数值与解析解。
2024-02-12 physics.flu-dyn physics.optics
Shapes and Statistics of the Rogue Waves Generated by Chaotic Ocean Current
在这项研究中，我们讨论的形状和统计的流氓（怪胎）波出现由于波流相互作用。为此，我们使用一个简单的控制方程，这是一个非线性薛定谔方程（NLSE）的扩展R。Smith（1976）.这种扩展的NLSE帐户的阻塞点附近的海洋表面的非线性动力学的电流梯度的影响。使用分裂步骤的计划，我们表明，扩展的NLSE史密斯是不稳定的随机混沌扰动的电流配置文件。因此，单位振幅的单色波场变成了一个多峰的混沌海态。通过比较数值和解析结果，我们表明，流氓波由于在当前配置文件中的扰动的形式合理流氓波的NLSE解决方案。我们还讨论了混沌流剖面扰动的大小对海洋表面流氓波产生的统计的影响。Smith推广的NLSE中的延拓项引起相移，但不改变波场的总能级。利用本文所采用的方法，可以研究由于海流阻塞效应而引起的海洋表面流氓波发生的动力学。这提高了海上作业和海上旅行的安全性。
2015-12-11 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Early Detection of Rogue Waves Using Compressive Sensing
我们讨论了压缩采样的早期检测流氓波的可能用途。早期检测海洋异常波的有前途的技术之一是测量在其发展的早期阶段开始出现的三角傅里叶谱。为了早期检测异常波，可以将这种频谱视为稀疏信号，因为我们主要对位于中心波数处的高振幅三角形区域感兴趣。因此，压缩采样可以是一个非常有效的工具，流氓波预警系统。压缩测量值可以通过遥感技术获得，如测量海洋表面包络的相干合成孔径雷达，或通过现场技术获得，如安装在船体上的光谱量具或底部安装的压力计。通过采用数值方法，我们表明，三角形傅立叶谱可以通过压缩测量的早期阶段的流氓波的发展，如那些形式的游隼和Akhmediev游隼孤子。我们的研究结果可能会导致早期预警硬件系统的发展，使用压缩采样，从而这些系统的内存需求可以大大减少。
2017-02-16 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Integrable turbulence and formation of rogue waves
在聚焦非线性薛定谔（NLS）方程的框架下，数值研究了凝聚体调制不稳定性（MI）的非线性阶段。正如预期的那样，MI的发展导致了“可积湍流”的形成[V.E. Zakharov，Turbulence in可积系统，Stud. in Appl.Math.122，no.3，219-234，（2009）]。我们研究了它的主要特征的时间演化平均跨越实现的初始数据-凝聚解决方案播种的小随机噪声与固定的统计特性。测量的量为：（1）波作用谱和空间关联函数;（2）波振幅及其动量的概率密度函数;（3）动能和势能。
2015-09-12 nlin.SI physics.flu-dyn
On the probability of down-crossing and up-crossing rogue waves
本文通过深水方向波直接数值模拟，发现极端波在波浪后坡出现更深波谷的不对称性源于非线性组合谐波，会导致基于下越或上越零交叉方法的 rogue wave 概率估计存在显著差异。
2023-09-12 nlin.PS physics.flu-dyn physics.geo-ph
Rogue wave formation scenarios for the focusing nonlinear Schrödinger equation with parabolic-profile initial data on a compact support
本文研究紧支撑抛物型初值下聚焦非线性薛定谔方程中畸形波的形成，给出有限时间爆破判据，并通过数值模拟揭示啁啾符号决定梯度突变正则化与色散溃坝流相互作用两种竞争机制。
2023-07-06 math-ph math.MP nlin.SI
Two different kinds of rogue waves in weakly-crossing sea states
使用长峰水波的完全非线性模型[V. P. Ruban，Phys. Rev. E { \bf 71}，055303（R）（2005）]，数值模拟了在具有两个谱极大值的海况中巨浪的形成，所述谱极大值以傅立叶平面中的近波矢量${\bf k}_0\pmΔ{\bf k}/2$为中心。取决于矢量${\bf k}_0$和$Δ{\bf k}$之间的角度$θ$，其确定干涉条纹在物理平面中的典型取向，产生具有不同空间结构的异常波。如果是$θ\lesssim\arctan(1/\sqrt {2})$，那么典型的巨浪是由基本上二维（2D）的脊组成的相对较长的片段，由宽的谷分隔，由交替的斜波峰和波谷组成。在接近垂直的${\bf k}_0$和$Δ{\bf k}$处，干涉极小值发展为类似于非线性薛定谔方程的暗孤子的相干结构，二维畸形波看起来很像一维畸形波的一部分，在横向上由两个这样的暗孤子束缚。
2009-04-18 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Numerical modeling of quasiplanar giant water waves
在这项工作中，我们提出了一个进一步的分析发展和最近提出的高度非线性潜在的长峰水波的理论模型的数值实现，其中弱的三维效应包括作为小的修正，以准确的二维方程写在共形变量[V.P. Ruban，物理。修订E 71，055303（R）（2005）]。基于这一理论的数值实验描述了一个单一的弱三维大振幅波（也称为怪胎，杀手，流氓或巨浪）的深水自发形成。
2005-09-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A computational study of expiratory particle transport and vortex dynamics during breathing with and without face masks
我们提出了高保真的数值模拟呼气生物溶胶运输在正常呼吸室内，停滞空调条件下，有和没有面罩。我们研究了口罩抑制唾液颗粒传播的功效，这是现有社交距离建议的基础。目前的模拟纳入人体解剖学的影响，并考虑范围从0.1微米到10微米的唾液颗粒大小的频谱，同时也占他们的蒸发。这些模拟阐明了人类呼吸的涡度动力学，并表明在没有面罩的情况下，唾液颗粒可以远离人2.2米。然而，非医用级口罩可以大大减少唾液颗粒传播到距离人0.72 m处。这项研究提供了新的定量证据，表明口罩可以成功地抑制唾液颗粒在室内环境中因正常呼吸而传播。
2021-04-15 physics.flu-dyn
Spontaneous emergence of rogue waves in partially coherent waves: a quantitative experimental comparison between hydrodynamics and optics
流氓波是波场的极端和罕见的波动，在许多物理系统中已经讨论过。它们的存在大大影响了非相干波场的统计特性。他们的理解是船舶和海上平台设计的基础。除了非常特殊的气象条件外，海洋中的波浪的特征是所谓的JONSWAP（北海波浪联合项目）谱。在这里，我们比较了两个独特的实验结果：第一个已经在270米的波槽和光纤中进行。在这两种情况下，由JONSWAP频谱和随机傅立叶相位表征的波已经在实验设备的输入处发射。的定量比较，基于适当的缩放的两个实验，显示了很好的协议之间的统计流体力学和光学。自发出现的重尾波振幅的概率密度函数中观察到在这两个系统。结果表明流氓波的普遍特征，并提供了一个基本的和明确的桥梁之间的两个重要领域的研究。数值模拟也与实验结果进行了比较。
2017-07-03 nlin.PS physics.flu-dyn physics.optics
Systematic Study of Rogue Wave Probability Distributions in a Fourth-Order Nonlinear Schrödinger Equation
非线性不稳定性和海流折射都是超越瑞利近似的重要机制，可能是畸形波形成的原因。本文定量地研究了非线性对海洋表面重力波演化的影响，系统地探讨了各种输入参数对畸形波形成概率的影响。采用四阶电流修正的非线性薛定谔方程（CNLS 4）描述波的演化。通过数值求解CNLS 4，我们能够获得波高分布的定量预测作为关键环境条件的函数，如平均陡度，角展，和当地海况的频率扩展。此外，我们探讨了波高分布的空间依赖性，与非线性发展的积累。
2012-07-09 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Gaussian variational ansatz in the problem of anomalous sea waves: Comparison with direct numerical simulations
本文结合海洋流氓波问题，对斜向波包在不同初始参数下的非线性动力学进行了解析和数值研究。在高斯变分分析的框架下，将其应用于相应的（1+2D）双曲非线性薛定谔方程，导出了一个简化的拉格朗日微分方程组，它决定了高斯方程中实二次型和虚二次型系数的演化.该模型提供了一个半定量的描述过程的非线性时空聚焦，这是一个最有可能的机制，流氓波的形成在随机波场。该系统是集成在quadratures，这一事实使我们能够理解定性的差异之间的线性和非线性制度的聚焦的波包。高斯模型预测的结果进行了比较完全非线性长峰水波的直接数值模拟。
2015-01-30 nlin.PS physics.flu-dyn
Strongly interacting soliton gas and formation of rogue waves
在聚焦一维非线性薛定谔（NLS）方程的框架下，数值研究了（统计上）均匀孤子气体的性质与孤子密度（与单位长度上的孤子数成正比）和孤子速度的关系.为了模拟这种气体，我们使用N-孤子解（N-SS）与$N\sim 100$，我们产生的具体实施的敷料方法结合100位数的算法。我们研究的主要统计特性，特别是动能和势能，峰度，波作用谱和概率密度函数（PDF）的波强度。我们表明，在小孤子密度的情况下的动能和势能，以及峰度，是很好地描述了由解析关系推导而不考虑孤子相互作用。随着孤子密度和速度的增加，孤子相互作用增强，我们观察到这些关系的偏差增加，导致所有这三个特性的绝对值增加。波作用谱是平滑的，在大的波数下接近指数衰减，并随着孤子密度和速度的增加而加宽。对于稀薄孤子气体，波强度的概率密度函数与指数（瑞利）概率密度函数有很大的偏差，在孤子之间的基本相互作用所对应的密度下，波强度的概率密度函数更接近指数（瑞利）概率密度函数。孤立子气体中出现的流氓波是多孤立子碰撞，但其中一些具有与不同阶数的Peregrine解非常相似的空间轮廓。我们提出的三孤子碰撞的例子，即使是最大振幅的时间行为是非常好的近似的二阶游隼解决方案。
2018-05-31 nlin.PS nlin.SI physics.flu-dyn
Evolution and statistical analysis of random wave fields within the Benjamin-Ono equation
基于Benjamin-Ono方程模拟高斯谱初始内波随机场在不同Ursell参数下的演化，分析谱、统计矩、波幅分布及畸形波概率，发现非高斯统计特征和“两姐妹”“三姐妹”畸形波。
2023-07-16 physics.flu-dyn
Extreme dynamics of wave groups on jet currents
本研究通过欧拉方程直接数值模拟，发现射流上俘获波的包络孤立子可保持长寿命局域化，其碰撞近乎弹性并能产生极端波，为怪波提供了合理模型。
2023-10-11 nlin.PS physics.flu-dyn physics.geo-ph
