Please use this identifier to cite or link to this item: https://doi.org/10.15480/882.2224
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Title: Inducing predefined nonlinear rogue waves on basis of breather solutions
Language: English
Authors: Witt, Andy  
Keywords: rogue wave;nonlinear Schroedinger equation;Peregrine Breather;nonlinear wave equation;freak wave;extreme wave;water wave;nonlinear waves;breather solutions;forecast model;reverse engineering
Issue Date: 2019
Abstract (german): Der Peregrine Breather, eine analytische Lösung der Nichtlinearen Schroedingergleichung, wird modifiziert, um punkt- und zeitgenau eine zuvor in Form, Höhe und Steilheit definierte nichtlineare Extremwelle in einen beliebigen gerichteten Seegang zu induzieren. Dazu wird zunächst eine Parameterstudie des Störungsterms der instabilen Peregrine Modulation zur Formgebung der Extremwelle durchgeführt. Dabei wird die Phasenmodulation als die entscheidende Störung für die nichtlineare, wachsende Breather-Instabilität identifiziert. Mit diesem Erkenntnisstand wird das Induzieren einer vorbestimmten Extremwelle in nicht uniforme Trägerwellen und sogar irreguläre, gerichtete Seegänge dargestellt, die Grenzen ermittelt und die Dynamiken mittels Phasen- und Spektralanalyse über Zeit und Raum analysiert. Die Ergebnisse werden mit einer realen, auf der Nordsee gemessenen Monsterwelle verglichen und zudem wird sowohl ein Reverse Engineering als auch eine Vorhersagemethode solcher nichtlinearer Extremwellen skizziert.
Abstract (english): The Peregrine Breather, an analytical solution of the Nonlinear Schroedinger Equation, is modified to induce locally and temporally accurate, predefined extreme wave events in an arbitrary directed sea state. To this end, a parameter study of the distortion term of the unstable Peregrine modulation is performed to enforce form, height, and steepness of the rogue wave. In addition, the phase modulation is identified to be the crucial perturbation for the nonlinear Breather dynamic. With this knowledge, the inducing of a predefined rogue wave in non-uniform carrier waves and even in irregular, directed sea states is presented, its limits determined, and the Breather dynamics analyzed by spectral and phase evolution analysis in time and space. The results are compared to the dynamics of real occurred extreme waves and a reverse engineering as well as a forecast model for nonlinear real rogue waves are depicted briefly.
URI: http://hdl.handle.net/11420/2497
DOI: 10.15480/882.2224
ISBN: 978-3-748533-98-6
Institute: Strukturdynamik M-14 
Type: Dissertation
Advisor: Hoffmann, Norbert  
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