Exact envelope-soliton solutions of a two-dimensional nonlinear wave equation

Abstract

ExactN-envelope-soliton solutions are obtained, by extending Hirota's procedure, for the twodimensional nonlinear wave Eqn. (1) withq>0, which describes the evolution of the envelope of a train of surface gravity waves on deep water. They are shown to propagate in directions making an angle greater than tan⁻¹/√2 with the propagation direction of the underlying carrier waves. We also point out and discuss the limitations of Hirota's procedure for generating solitonsolutions to problems of more than one spatial dimensions. Envelope-soliton solutions to Eqn. (1) withq<0 are also discussed.

Sommaire

On généralise la méthode de Hirota pour obtenir des solutions exactes àN-solitons et on l'applique à l'équation des ondes nonlinéaires à deux dimensions (1) avecq>0, qui décrit l'évolution de l'enveloppe d'un train d'ondes de gravitation dans un fluide de grande profondeur. Ces solutions se propagent en directions formant un angle plus grand que tan⁻¹/√2 avec la direction de propagation des ondes porteuses fondamentales. On montre aussi que la méthode de Hirota n'est pas capable de produire, en deux dimensions, des solutions exactes aussi générales que dans le cas d'une seule dimension. Enfin on étudie les solutions de l'équation (1) avecq<0.