The simulation of long, nonlinear dispersive waves in bounded domains usually requires the use of slip-wall boundary conditions. Boussinesq systems appearing in the literature are generally not well-posed when such boundary conditions are imposed, or if they are well-posed it is very cumbersome to implement the boundary conditions in numerical approximations. In the present paper a new Boussinesq system is proposed for the study of long waves of small amplitude in a basin when slip-wall boundary conditions are required. The new system is derived using asymptotic techniques under the assumption of small bathymetric variations, and a mathematical proof of well-posedness for the new system is developed. The new system is also solved numerically using a Galerkin finite-element method, where the boundary conditions are imposed with the help of Nitsche's method. Convergence of the numerical method is analyzed, and precise error estimates are provided. The method is then implemented, and the convergence is verified using numerical experiments. Numerical simulations for solitary waves shoaling on a plane slope are also presented. The results are compared to experimental data, and excellent agreement is found.


翻译:在封闭区模拟长的、非线性分散波通常需要使用滑墙边界条件。文献中出现的布西内斯克系统通常在规定这种边界条件时没有很好地保存,或者如果有很好的机会,用数字近似法执行边界条件非常麻烦。在本文件中,提议采用新的布西内斯克系统,在需要滑墙边界条件时,在盆地研究长的小振幅小波时进行模拟。新系统是使用假定小测深变异的零战技术来衍生的,并开发了新系统稳妥的数学证据。新系统还采用加勒金定点方法在数字近似法下用数字方式解决。分析了数字方法的趋同,提供了精确的误差估计。然后采用该方法,并用数字实验来核查汇合情况。还提出了在平面斜坡上单声波的数值模拟数据,并将结果与实验数据进行比较,并达成了极好的协议。

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