Published January 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Specific wave profiles and closed-form soliton solutions for generalized nonlinear wave equation in (3+1)-dimensions with gas bubbles in hydrodynamics and fluids

Creators

  • 1. University of Delhi
  • 2. Mansoura University
  • 3. University of Bisha

Description

Nonlinear evolution equations (NLEEs) are frequently employed to determine the fundamental principles of natural phenomena. Nonlinear equations are studied extensively in nonlinear sciences, ocean physics, fluid dynamics, plasma physics, scientific applications, and marine engineering. The generalized exponential rational function (GERF) technique is used in this article to seek several closed-form wave solutions and the evolving dynamics of different wave profiles to the generalized nonlinear wave equation in (3+1) dimensions, which explains several more nonlinear phenomena in liquids, including gas bubbles. A large number of closed-form wave solutions are generated, including trigonometric function solutions, hyperbolic trigonometric function solutions, and exponential rational functional solutions. In the dynamics of distinct solitary waves, a variety of soliton solutions are obtained, including single soliton, multi-wave structure soliton, kink-type soliton, combo singular soliton, and singularity-form wave profiles. These determined solutions have never previously been published. The dynamical wave structures of some analytical solutions are graphically demonstrated using three-dimensional graphics by providing suitable values to free parameters. This technique can also be used to obtain the soliton solutions of other well-known equations in engineering physics, fluid dynamics, and other fields of nonlinear sciences.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

غالبًا ما يتم استخدام معادلات التطور غير الخطية (NLEEs) لتحديد المبادئ الأساسية للظواهر الطبيعية. تتم دراسة المعادلات غير الخطية على نطاق واسع في العلوم غير الخطية، وفيزياء المحيطات، وديناميكيات الموائع، وفيزياء البلازما، والتطبيقات العلمية، والهندسة البحرية. تُستخدم تقنية الدالة العقلانية الأسية المعممة (GERF) في هذه المقالة للبحث عن العديد من حلول الموجات المغلقة والديناميكيات المتطورة لمقاطع الموجات المختلفة لمعادلة الموجات غير الخطية المعممة في أبعاد (3+1)، مما يفسر العديد من الظواهر غير الخطية في السوائل، بما في ذلك فقاعات الغاز. يتم إنشاء عدد كبير من حلول الموجات المغلقة، بما في ذلك حلول الدالة المثلثية، وحلول الدالة المثلثية الزائدية، والحلول الوظيفية العقلانية الأسية. في ديناميات الموجات الانفرادية المتميزة، يتم الحصول على مجموعة متنوعة من حلول العزلة، بما في ذلك العزلة المفردة، والعزلة متعددة الموجات، والعزلة من نوع الشبك، والعزلة المفردة المركبة، وملامح الموجة المفردة. لم يتم نشر هذه الحلول الحازمة من قبل. يتم عرض هياكل الموجات الديناميكية لبعض الحلول التحليلية بيانيًا باستخدام رسومات ثلاثية الأبعاد من خلال توفير قيم مناسبة للمعلمات الحرة. يمكن أيضًا استخدام هذه التقنية للحصول على حلول معزولة للمعادلات الأخرى المعروفة في الفيزياء الهندسية وديناميكيات الموائع وغيرها من مجالات العلوم غير الخطية.

Translated Description (French)

Les équations d'évolution non linéaires (NLEE) sont fréquemment utilisées pour déterminer les principes fondamentaux des phénomènes naturels. Les équations non linéaires sont largement étudiées dans les sciences non linéaires, la physique des océans, la dynamique des fluides, la physique des plasmas, les applications scientifiques et l'ingénierie marine. La technique de la fonction rationnelle exponentielle généralisée (GERF) est utilisée dans cet article pour rechercher plusieurs solutions d'onde de forme fermée et la dynamique évolutive de différents profils d'onde à l'équation d'onde non linéaire généralisée en dimensions (3+1), ce qui explique plusieurs autres phénomènes non linéaires dans les liquides, y compris les bulles de gaz. Un grand nombre de solutions d'ondes de forme fermée sont générées, y compris des solutions de fonctions trigonométriques, des solutions de fonctions trigonométriques hyperboliques et des solutions fonctionnelles rationnelles exponentielles. Dans la dynamique des ondes solitaires distinctes, une variété de solutions de solitons sont obtenues, y compris le soliton unique, le soliton à structure multi-onde, le soliton de type coudé, le soliton singulier combo et les profils d'ondes de forme singulière. Ces solutions déterminées n'ont jamais été publiées auparavant. Les structures d'ondes dynamiques de certaines solutions analytiques sont graphiquement démontrées à l'aide de graphiques tridimensionnels en fournissant des valeurs appropriées aux paramètres libres. Cette technique peut également être utilisée pour obtenir les solutions solitons d'autres équations bien connues en physique de l'ingénierie, en dynamique des fluides et dans d'autres domaines des sciences non linéaires.

Translated Description (Spanish)

Las ecuaciones de evolución no lineal (NLEE) se emplean con frecuencia para determinar los principios fundamentales de los fenómenos naturales. Las ecuaciones no lineales se estudian ampliamente en ciencias no lineales, física oceánica, dinámica de fluidos, física de plasma, aplicaciones científicas e ingeniería marina. La técnica de la función racional exponencial generalizada (FERG) se utiliza en este artículo para buscar varias soluciones de onda de forma cerrada y la dinámica evolutiva de diferentes perfiles de onda a la ecuación de onda no lineal generalizada en dimensiones (3+1), lo que explica varios fenómenos no lineales más en líquidos, incluidas las burbujas de gas. Se genera un gran número de soluciones de onda de forma cerrada, incluyendo soluciones de función trigonométrica, soluciones de función trigonométrica hiperbólica y soluciones funcionales racionales exponenciales. En la dinámica de distintas ondas solitarias, se obtienen una variedad de soluciones de solitones, que incluyen solitones individuales, solitones de estructura de múltiples ondas, solitones de tipo acodado, solitones combinados singulares y perfiles de ondas en forma de singularidad. Estas soluciones determinadas nunca se han publicado anteriormente. Las estructuras de ondas dinámicas de algunas soluciones analíticas se demuestran gráficamente utilizando gráficos tridimensionales al proporcionar valores adecuados a los parámetros libres. Esta técnica también se puede utilizar para obtener las soluciones de solitones de otras ecuaciones bien conocidas en física de ingeniería, dinámica de fluidos y otros campos de las ciencias no lineales.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ملفات تعريف موجات محددة وحلول عزل مغلقة الشكل لمعادلة الموجات غير الخطية المعممة بأبعاد (3+1) مع فقاعات الغاز في الديناميكا المائية والسوائل
Translated title (French)
Profils d'onde spécifiques et solutions de solitons de forme fermée pour l'équation d'onde non linéaire généralisée dans des dimensions (3+1) avec des bulles de gaz dans l'hydrodynamique et les fluides
Translated title (Spanish)
Perfiles de onda específicos y soluciones de solitones de forma cerrada para la ecuación de onda no lineal generalizada en dimensiones (3+1) con burbujas de gas en hidrodinámica y fluidos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4200588480
DOI
10.1016/j.joes.2021.12.003

Is supplement to
https://openalex.org/W4386850153 (Other)
https://openalex.org/W4210576879 (Other)
https://openalex.org/W3004912959 (Other)
https://openalex.org/W2939138457 (Other)
https://openalex.org/W2473106395 (Other)
https://openalex.org/W2371773166 (Other)
https://openalex.org/W2087445666 (Other)
https://openalex.org/W2050082297 (Other)
https://openalex.org/W2047182136 (Other)
https://openalex.org/W2018261531 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1906037993
  • https://openalex.org/W1984368239
  • https://openalex.org/W2003946431
  • https://openalex.org/W2036901031
  • https://openalex.org/W2051138680
  • https://openalex.org/W2060288948
  • https://openalex.org/W2067072837
  • https://openalex.org/W2089996117
  • https://openalex.org/W2102679713
  • https://openalex.org/W2168649071
  • https://openalex.org/W2324804892
  • https://openalex.org/W2335192089
  • https://openalex.org/W2410902989
  • https://openalex.org/W2416895967
  • https://openalex.org/W2560712420
  • https://openalex.org/W2590273606
  • https://openalex.org/W2596787563
  • https://openalex.org/W2623211001
  • https://openalex.org/W2951921504
  • https://openalex.org/W2955250121
  • https://openalex.org/W2980104257
  • https://openalex.org/W2981525484
  • https://openalex.org/W2982669316
  • https://openalex.org/W2992977937
  • https://openalex.org/W2998434462
  • https://openalex.org/W3004756976
  • https://openalex.org/W3006901376
  • https://openalex.org/W3016159651
  • https://openalex.org/W3022751955
  • https://openalex.org/W3095820394
  • https://openalex.org/W3107497183
  • https://openalex.org/W3112235825
  • https://openalex.org/W3115230254
  • https://openalex.org/W3115376208
  • https://openalex.org/W3118846674
  • https://openalex.org/W3119939241
  • https://openalex.org/W3126568814
  • https://openalex.org/W3127186984
  • https://openalex.org/W3129035961
  • https://openalex.org/W3129107470
  • https://openalex.org/W3131179731
  • https://openalex.org/W3132583166
  • https://openalex.org/W3133821201
  • https://openalex.org/W3134063026
  • https://openalex.org/W3134830371
  • https://openalex.org/W3137715315
  • https://openalex.org/W3154787933
  • https://openalex.org/W3157251203
  • https://openalex.org/W3157692717
  • https://openalex.org/W3157740609
  • https://openalex.org/W3158408423
  • https://openalex.org/W3164691947
  • https://openalex.org/W3167186227
  • https://openalex.org/W3168190064
  • https://openalex.org/W3169729265
  • https://openalex.org/W3175453514
  • https://openalex.org/W3184682934
  • https://openalex.org/W3188168075
  • https://openalex.org/W3192047816
  • https://openalex.org/W3193225244
  • https://openalex.org/W3194929454
  • https://openalex.org/W3196056038
  • https://openalex.org/W3196977878
  • https://openalex.org/W3197684546
  • https://openalex.org/W3197785587
  • https://openalex.org/W4240660209
  • https://openalex.org/W4254450371