广义非线性薛定谔类方程周期背景波上的非线性波解及其动力学性质
批准号:
12075208
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
杨云青
依托单位:
学科分类:
物理中的数学与计算方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨云青
中文摘要
周期背景波上的非线性波解更能刻画相关物理现象的理论机制,一直是非线性数学物理的研究重点与难点。为更好地理解周期背景波上非线性波的产生机制及动力学性质,本项目拟开展以下四个方面的研究:1. 构造高阶及耦合广义薛定谔类方程周期背景波上的非线性波解,研究非线性波解的态转化关系及动力学性质,并分析与平坦背景波情形之间的约化;2. 将连续情形的构造方法与结果推广到离散情形,分析离散与连续情形周期背景波上非线性波解之间的对应关系;3. 将经典方程的方法及结论推广到非局域情形,分析其动力学性质并建立与经典情形之间的约化关系;4. 利用数值模拟研究周期背景波上非线性波解的演化、相互作用及鲁棒性等动力学性质。本课题的研究成果有望预测新的物理实验并应用于非线性光学与玻色-爱因斯坦凝聚等非线性物理领域,以揭示相关物理现象的理论机制。
英文摘要
The nonlinear wave solution on the periodic background can better describe the theoretical mechanism of the related physical phenomena, which is always the research focus and difficulty of nonlinear mathematical physics. In order to better understand the generation mechanism and dynamic properties of nonlinear wave on periodic background, this project will devote to the following investigations: 1. To construct the nonlinear wave solutions on periodic background of higher order and coupled generalized nonlinear Schrödinger equations, and study the relationships and dynamic properties of various types of nonlinear waves, and analyze the reduction relationships with uniform background case; 2. To extend the methods and results of continuous case to the discrete case, and analyze the relationships of the nonlinear wave solutions on the periodic background between discrete and continuous cases; 3. To further develop the relevant conclusions to the nonlocal case, and examine the dynamic properties and reduction relationships with classical case; 4. To investigate the evolution, interaction and robustness of nonlinear wave solutions on periodic background by numerical simulation. The results of this project may raise the possibility of related experiments and potential applications in the nonlinear physical fields, such as nonlinear optics and Bose–Einstein condensates, and reveal the theoretical mechanism of related physical phenomena.
周期背景波上的非线性波及其动力学性质一直是非线性数学物理的研究重点与难点。本项目以高阶、高维、非局域、离散及耦合的非线性发展方程为研究对象,推广并改进经典可积系统理论与方法,主要取得了以下四方面的研究成果:1. 结合Darboux变换与Theta函数研究了Jacobi椭圆函数周期波背景上的非线性波,分析了非线性波类型的态转换,并建立与平坦背景上非线性波之间的联系;2. 基于Darboux变换与Lamé方程构造了Weierstrass椭圆函数周期背景波上的非线性波,结合Weierstrass椭圆函数的性质分析了非线性波的动力学性质,并研究了其退化行为;3. 将经典可积系统的理论方法推广到非局域与离散可积系统,并构造了非线性波解,分析了解的动力学性质,建立了非局域及其离散可积系统与经典连续可积系统非线性波之间的联系,丰富了可积系统的研究范畴;4. 基于双线性直接法、非局域对称及对称约化方法构造了若干特殊的非线性波解,包括非简并孤子、孤子分子、呼吸子分子、Lump解及各种不同非线性波的相互作用解等,分析了参数在非线性波传播及动力学性质中的作用,为非线性波的调控提供了理论支撑。项目研究成果在非线性光学、物理海洋及凝聚态物理中具有潜在的应用价值。项目执行期间共发表SCI论文18篇,培养硕士研究生6名,其中省优秀毕业生与校优秀毕业生各1名。
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