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本文讨论如下形式的(3+1)维广义Kadomtsev-Petviashvili方程(如下简称KP方程):utx+(au2ux+buux)y+uxxxx+3uyy+3uzz=0的周期性态和混沌行为,其中u=u(x,y,z,t)为实函数。
KP方程在湍流运动和流体力学中有广泛的应用,例如以三维KP方程为基础的由非线性水波所引起的对船舶与海洋结构物上的潜在的破坏性作用方面,通过对KP方程的行孤波解分析倾斜水槽中孤波移动的能量分析、传输方程和等价粒子。在给定初始条件及满足系统参数应满足的条件时,KP方程呈现一定的周期性态且混沌在一定范围内是可以控制的。在现实生活和实际工程技术问题中,混沌不仅极具研究价值,而且有现实应用价值,在许多领域都能得到广泛的应用,将极大地促进其他科学的发展。
本文分三章对(3+1)维广义KP方程进行研究:
第一章介绍了混沌、平面Hamiltonian系统、Melnikov方法、KP方程的研究进展情况和本文的结构与安排,
第二章研究了(3+1)维广义KP方程的精确行波解及相关问题的相图分支和方程的同宿轨道,
第三章通过Melnikov方法得到了(3+1)维广义KP方程的同宿轨、周期轨和系统的混沌,利用Melnikov方法型函数建立起可积系统在相空间中存在同宿轨的判据。