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第 42 卷 2006 年第 2 期 西 北 师 范 大 学 学 报 (自然科学版)
Vol
.42 2006
No
.2
Journal of Nort hwest Normal Uni ver sity
(
Natural S ci en ce
)
收稿日期 : 2005?05?11 ; 修改稿收到日期 : 2005?09?05
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目(10247008) .
作者简介 : 杨红娟 (1981—) , 女 , 河南禹州人 ,在读硕士研究生 . 主要研究方向为非线性物理 .
*通讯联系人;
E
?
mail
:
Duanws
@
nwnu
.
edu
.
cn
柱
KdV
方程和球
KdV
方程的解析解
杨红娟
1
, 石玉仁
1,2
, 段文山
1*
, 吕克璞
1
(1. 西北师范大学 物理与电子工程学院 , 甘肃 兰州 730070 ;
2. 兰州大学 理论物理研究所 , 甘肃 兰州 730000)
摘 要 : 对包括阻尼
KdV
方程、柱
KdV
方程和球
KdV
方程在内的一类
KdV
方程进行了求解 , 得到了这一类方程积
分意义下的广义解析解 . 结果表明 , 波的振幅和速度都随时间的变化而减小 . 同时 , 该解具有一定的局域性质 , 可以
解析地研究非平面状孤立波的传播 . 对所得解与数值解进行了比较 , 两者符合得很好 .
关键词 : 阻尼
KdV
方程 ; 柱
KdV
方程 ; 球
KdV
方程 ; 孤波解
中图分类号 :
O
175. 24 文献标识码 :
A
文章编号 : 1001-988Ⅹ(2006)01-0000-04
A nal yti c al solution s of cy l i ndri c al a nd spheri cal KdV equ ation s
YANG Hong
?
ju an
1
,
SHI Yu
?
ren
1,2
,
DUAN Wen
?
shan
1
,
L
Ke
?
pu
1
(1.
C oll ege of Physics and Ele ctronic Engine ering
,
Northwest Normal University
,
Lanzh ou
730070 ,
Gansu
,
Chin a
;
2.
In stitute of Theore tical Physics
,
Lanzhou University
,
Lan zhou
730000 ,
Gansu
,
China
)
Abstract
:
We hav e obtain ed a gen eralized solutio n of a class of equ ation
,
which involves the dam ping KdV
equation
,
th e cylindric al K dV equ ation and spheri cal K dV equ ation
.
The results indicate that the amplitude
and the velocity of the waves decrease as time increases
.
This soluti on is physica lly im porta nt be ca use it
has the local property
,
w hic h ca n b e use d to study the prop ag atio n of non
?
pl anar solitary wa v es
theoretic ally
.
We a lso c om pared the analytica l solut ions t o the corresp onding numeric al soluti ons
.
The
re sults indicate that the solutions ar e well agree m ent
.
Key words
:
damping KdV equation
;
cylindrical KdV equation
;
sph eric al Kd V e quation
;
solitar y w av e
solution
对非线性偏微分方程 (
nonline ar partia l
d iffere ntial equ atio n
,
NPDE
) 的求解 , 一直是数
学和物理学家感兴趣的问题 . 为了得到
NPDE
的
精确解或近似解 , 研究者提出了许多方法 , 其中逆
散射法
[1]
和
Hirota
法
[2]
在应用中取得了极大的成
功 . 但是 , 这 2 种方法思路曲折 , 计算繁杂 , 对于
很多不可积系统并不适用 . 在实际的物理问题中 ,
常遇到不可积系统, 如在血液流动的研究中,
Duan
得到了阻尼
KdV
方程
[3]
.
Xu e
在等离子体
物理系统的研究中 , 得到了柱
KdV
方程和球
KdV
方程
[4]
. 已经证明
[5 ]
, 这三者中只有柱
KdV
方
程为可积系统 . 文献[ 6 ]对柱
KdV
方程进行研究 ,
得到了若干精确解 , 但是所得解无界 , 很难正确反
映物理系统的许多特征 . 就笔者所知 , 对阻尼
KdV
方程和球
Kd V
方程 , 尚无法给出其精确解 .
笔者对这类方程进行了研究 , 给出其一类具有局域
性质的广义解 , 该解可以反映真实物理系统的许多
特征 .
前述方程可写为下列统一形式
u
t
+γ
1
uu
x
+γ
2
u
xxx
+γ
3
(
t
)
u
=0, (1)
其中
u
是关于
x
,
t
的未知函数 ,γ
1
为非线性项系
数(常数) , γ
2
是色散项系数(常数) ,γ
3
(
t
)为时间
t
1
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