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Evoluzione delle soluzioni di grumo per l’equazione di KP

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La generalizzazione a due (spazio)-dimensioni dell’equazione di Korteweg-de Vries (KdV) è l’equazione di Kadomtsev-Petviashvili (KP). Questa equazione possiede due soluzioni di tipo onda solitaria. Una è indipendente dalla direzione ortogonale alla direzione di propagazione ed è la soluzione solitaria dell’equazione di KdV estesa a due dimensioni spaziali. L’altra è una vera soluzione di onda solitaria bidimensionale che decade a zero in tutte le direzioni dello spazio. È questa seconda soluzione di onda solitaria che viene considerata nel presente lavoro. È noto che l’equazione di KP ammette una soluzione di dispersione inversa. Tuttavia questa soluzione si applica solo per condizioni iniziali che decadono all’infinito più velocemente della distanza reciproca dall’origine. Per studiare l’evoluzione di una condizione iniziale simile a un grumo, un argomento di velocità di gruppo è usato per determinare la direzione di propagazione della radiazione dispersiva lineare generata mentre il grumo si evolve. Usando questa informazione combinata con le equazioni di conservazione e una funzione di prova adatta, vengono derivate le ODE approssimate che governano l’evoluzione dell’impulso isolato. Queste soluzioni di impulso hanno una forma simile alla soluzione dell’onda solitaria dell’equazione KP, ma con parametri variabili. Si trova che le soluzioni dell’onda solitaria a impulsi dell’equazione di KP sono asintoticamente stabili e che, a seconda delle condizioni iniziali, l’impulso decade a un impulso di ampiezza inferiore (massa di spargimento) o si restringe (massa di spargimento) a un impulso di ampiezza superiore. Le soluzioni delle ODE approssimate per l’evoluzione dell’impulso sono confrontate con le soluzioni numeriche complete dell’equazione KP e si trova un buon accordo.

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