We develop a numerical method based on canonical conformal variables to study two eigenvalue problems for operators fundamental to finding a Stokes wave and its stability in a 2D ideal fluid with a free surface in infinite depth. We determine the spectrum of the linearization operator of the quasiperiodic Babenko equation, and provide new results for eigenvalues and eigenvectors near the limiting Stokes wave identifying new bifurcation points via the Fourier-Floquet-Hill (FFH) method. We conjecture that infinitely many secondary bifurcation points exist as the limiting Stokes wave is approached. The eigenvalue problem for stability of Stokes waves is also considered. The new technique is extended to allow finding of quasiperiodic eigenfunctions by introduction of FFH approach to the canonical conformal variables based method. Our findings agree and extend existing results for the Benjamin-Feir, high-frequency and localized instabilities. For both problems the numerical methods are based on Krylov subspaces and do not require forming of operator matrices. Application of each operator is pseudospectral employing the fast Fourier transform (FFT), thus enjoying the benefits of spectral accuracy and $O(N \log N)$ numerical complexity. Extension to nonuniform grid spacing is possible via introducing auxiliary conformal maps.


翻译:我们开发了一种基于正则共形变量的数值方法,用于研究两个算子特征值问题,这两个算子对于求解二维无限深理想流体自由表面上斯托克斯波及其稳定性至关重要。通过确定准周期Babenko方程线性化算子的谱,并利用Fourier-Floquet-Hill方法识别极限斯托克斯波附近的新分岔点,我们提供了特征值与特征向量的新结果。我们推测,随着极限斯托克斯波的逼近,存在无穷多个二次分岔点。此外,本文还考虑了斯托克斯波稳定性的特征值问题。通过将FFH方法引入基于正则共形变量的方法,该新技术得以扩展,能够求解准周期本征函数。我们的结果与现有的Benjamin-Feir不稳定性、高频不稳定性及局部不稳定性研究一致,并拓展了相关结论。针对这两个问题,数值方法均基于Krylov子空间,无需显式形成算子矩阵。每个算子的应用采用赝谱方法结合快速傅里叶变换,因此兼具谱精度与O(N log N)数值复杂度的优势。通过引入辅助共形映射,该方法可推广至非均匀网格间距的情形。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月23日
VIP会员
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
6+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
6+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关资讯
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员