【摘 要】
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随着非线性科学的不断发展,许多自然现象都可以用非线性演化方程来刻画,通过研究非线性演化方程及其解析解来发现相关领域中非线性现象的本质与规律。非线性薛定谔方程作为一种重要的非线性演化方程,被广泛应用于非线性光学、流体力学、金融等领域,其解析解可用来研究非线性系统中的孤子、怪波、呼吸子等局域波。考虑到非线性系统的复杂性和多样性,耦合非线性演化方程局域波的研究能展示更丰富的结构和特性。本文主要利用广义D
【基金项目】
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国家自然科学基金,11602232,高阶耦合非线性系统奇异波的理论研究及应用; 山西省自然科学基金,201801D221040,几类非线性微分方程(组)的奇异波特性研究; 山西省自然科学基金,201901D211276,基于Littlewood-Paley理论的两类流体方程(组)研究;
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随着非线性科学的不断发展,许多自然现象都可以用非线性演化方程来刻画,通过研究非线性演化方程及其解析解来发现相关领域中非线性现象的本质与规律。非线性薛定谔方程作为一种重要的非线性演化方程,被广泛应用于非线性光学、流体力学、金融等领域,其解析解可用来研究非线性系统中的孤子、怪波、呼吸子等局域波。考虑到非线性系统的复杂性和多样性,耦合非线性演化方程局域波的研究能展示更丰富的结构和特性。本文主要利用广义Darboux变换探究两类耦合非线性薛定谔方程的高阶局域波,以期能为局域波发展提供丰富的理论基础,拓展局域波在实际工程中的应用价值。第一章是本文绪论部分,介绍了非线性演化方程、三类局域波及广义Darboux变换的研究背景、研究意义和研究现状,并简要叙述了本文的研究内容。第二章研究了描述非线性光纤中电磁波传播的含有相干耦合项的耦合非线性薛定谔方程。从方程的种子解出发,基于一阶怪波解,通过广义Darboux变换推导出对称二阶怪波解和非对称二阶怪波解。选择不同的参数值进行数值模拟,得到二阶怪波的等值高线图,分析参数对二阶怪波动力学特性的影响。第三章研究了描述短脉冲在双折射光纤中传播的含有导数项的耦合非线性薛定谔方程。基于Lax对方程两个线性无关的解,利用广义Darboux变换得到该方程的2-孤子解和3-孤子解,进一步分析孤子间弹性碰撞、非弹性碰撞以及束缚态的动力学特性,通过数值分析图像展现出多孤子间一些新颖的相互作用结构。第四章研究了含有导数项的耦合非线性薛定谔方程的局域波解。通过类似待定系数法得到Lax对方程的特解,进而利用广义Darboux变换构造该方程N阶局域波解的迭代公式。改变局域波解中含有的参数值,分析相关参数作用下一阶局域波和二阶局域波的动力学特性。第五章对本文所研究的内容进行总结和展望。
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