In dispersive wave system governed by two distinct force mechanism, the phase speed of linear sinusoidal waves may feature a minimum ($c_{min}$) at non-zero wave number. At speeds below $c_{min}$, locally confined nonlinear solitary wave can theoretically exist. The focus here is the waves on the surface of a deep water in the presence of both gravity and surface tension. When both gravity and surface tension are equally important, at a finite wavelength $\lambda_{min}$=2$\pi$/$k_{min}$ = 1.71cm, nonlinear gravity--capillary solitary waves can exist below $c_{min}$=23cm/s. In the present thesis, gravity--capillary solitary waves on a water surface generated by using a moving air-pressure source are investigated both experimentally and theoretically. The air-pressure forcing moves horizontally over the surface of deep water with speeds close to the minimum phase speed ($c_{min}$). As the forcing speed reaches at critical speeds below $c_{min}$, gravity--capillary solitary waves are generated either "ahead of" or "behind" the moving forcing. When the forcing speed is very close to $c_{min}$, the periodic shedding of generated gravity--capillary solitary waves are observed. As the forcing speed exceed the $c_{min}$, linear wave response are observed on the water surface. In addition, as the speed of the moving forcing has been decreased smoothly from the $c_{min}$, hysteresis phenomena of the generated gravity--capillary solitary waves are also observed. These experimentally observed solitary waves are compared with numerical results based on a model equation that admits gravity--capillary solitary wave solution near $c_{min}$. For the air-blowing-type forcing, in particular, both experimental and numerical results are agreed well each other.
두 가지 서로 다른 힘에 의해 제어되는 분산 파동 시스템에서 선형 사인파는 0이 아닌 파수일 때 최소 위상 속력을 갖는다. 이 최소 위상 속력 보다 낮은 속력에서 비선형 고립파가 이론적으로 존재 가능하다. 본 논문에서는 중력과 표면장력이 모두 중요하게 고려될 때 수면에 발생할 수 있는 중력-표면장력 비선형 고립파에 대한 연구를 수행하였다. 구체적으로, 일정한 속력으로 수면 위에서 병진 운동하는 공기 압력원에 의해 발생하는 중력-표면장력 고립파를 실험적으로 관찰하였다. 공기 압력원이 수면 위에서 최소 위상속력에 근접한 속력으로 움직일 때, 움직이는 압력원의 앞 또는 뒤에서 중력-표면장력 고립파가 생성되었다. 공기 압력원이 움직이는 속력 변화에 따라 자유표면에 생성되는 파형이 다르게 관찰되었으며, 특히 최소 위상속력에 매우 근접하여 움직였을 때, 생성된 고립파의 주기적인 흘림 현상이 관찰되었다. 또한 압력원의 속력을 완만히 감소시키며 변화하였을 때 이미 생성된 고립파가 형태를 유지한 채 진행하는 히스테리시스 현상 또한 관찰 되었다. 이와 같이 실험적으로 관찰된 고립파는 2차원, 3차원 모델방정식을 통해 얻어진 이론적 해와 비교 검증되었으며, 특히 공기를 불어넣는 형태의 압력원이 작용되었을 때, 실험과 이론적 해의 결과가 대체로 잘 일치함을 확인하였다.