物理学。Rev.Fluids 2，114804（2017）-弹性界面处的非线性分数波

弹性界面上的非线性分数波

朱利安·卡普勒（Julian Kappler）、沙米特·施瓦斯塔瓦（Shamit Shrivastava）、马蒂亚斯·施奈德（Matthias F.Schneider）和罗兰·内茨（Roland R.Netz）

物理学。Rev.流体2，114804–2017年11月20日出版

摘要

我们推导了非线性分数阶面波方程，该方程控制与粘性体介质耦合的弹性界面处的压缩波。微分方程的分数特征来自这样一个事实，即耦合到界面的体层的有效厚度与频率有关。非线性源于界面可压缩性对局部压缩的非线性依赖，局部压缩由实验测量获得，反映了界面处的相变。我们的非线性分数理论的数值解再现了空气-水界面磷脂单层中表面波的几个实验关键特征，而无需自由调整拟合参数。特别是，在阈值激励振幅下，表面波的传播距离突然增加。在实验和理论上，波速均为40 cm/s左右，随激励振幅的增加而略有增加。因此，膜中的非线性声开关效应完全基于膜的固有特性，即界面相变伴随的压缩非线性的存在。