三维反应扩散系统中的螺旋波和失稳控制

三维螺旋波(卷轴波)的运动和失稳的研究在心颤等高发心脏病中扮演重要角色,对三维螺旋波的运动和失稳过程以及控制的研究对于心颤等心脏病的防治具有指导意义.本文主要对我们过去几年在梯度系统中螺旋波的研究结果做一个总结.我们以反应扩散系统为研究对象,对于具有参数梯度的螺旋波的失稳过程和控制进行了探讨.在实验和数值模拟研究中,我们发现在三维梯度系统中,梯度大小的改变可以促使三维螺旋波发展产生线缺陷或者引起二维螺旋波运动的相位差的积累而产生漫游,两者都可使螺旋波的运动失去稳定性.对于螺旋波失稳的控制,我们研究了外力周期驱动和噪声对螺旋波失稳的影响,对控制的机制进行了分析.     

用外加周期信号控制时空混沌中的相同步

以一维驱动非线性漂移波方程为模型,研究了利用外加周期信号成功地对时空混沌进行非反馈控制过程中的相同步.在驱动波坐标系中,系统可以被变换成一组在周期势中运动的耦合振子(模式),这些模式通过相同步被控制信号逐一控制.研究发现,内部模式对外加周期信号的响应方式有2种;一些模式表现出锁频,另一些模式则观察到了一种特殊的无锁频的相同步.     

混沌信号驱动实现螺旋波和时空混沌抑制

首次提出采用Logistic映射的混沌信号抑制螺旋波．应用该方案对2个模型包括Fitzhugh—Nagumo和Panfilov系统进行了研究．数值计算结果表明：在无噪声下，微弱的混沌信号驱动可以很快控制系统到达均匀稳定态在时空噪声下，可以观测到螺旋波的破裂和丰富的斑图．该结果不同于噪声驱动下的螺旋波动态行为、     

间歇线性反馈抑制螺旋波和时空混沌

采用间歇线性反馈的方法研究了一类激发介质中螺旋波和时空混沌的抑制问题．采用系统的采样变量与Logistic混沌信号来驱动系统．数值计算表明：选择恰当的采样周期，在非常小的反馈增益和无噪声下，大约50～80个时间单位后就可以消除Fitzhugh-Nagumo和Panfilov模型所对应的稳定旋转的螺旋波和时空混沌，系统达到稳定均匀态（0，0）．在时空噪声下，稳定旋转的螺旋波变得膨胀稀疏，可观测到螺旋波破裂和新的斑图．     

级联双稳系统随机共振的加强

该文研究了随机共振下的级联双稳系统加入周期与系统粒子在单势阱中波动的时间尺度相匹配的第二驱动信号后引起的效应.通过simulink设计模拟系统并进行仿真,观察级联系统每一级系统都加入第二驱动周期信号与未加前后输出信号x2频谱幅值的变化.结果表明,第二驱动周期信号能够增强级联双稳系统随机共振的效果.本文还分析了第一级加入驱动信号后输出信号频谱涨幅程度大于次级加入驱动信号后涨幅程度的原因,并给出了第二驱动周期信号有效控制加强随机共振的条件.     

TDMA移动通信系统中突发传输的开关信号设计

本文在n/4-DQPSK和4PAM-FM数字调制样机上,研究了矩形波、梯形波和升余弦波通断开关信号对TDMA系统信号频谱扩散的影响,确定了升余弦波开关信号是较理想的突发传输开关方式。     

电磁流量计矩形波励磁的信号模型研究

由于传统矩形波励磁模型未兼顾传感器磁路系统和励磁系统的影响,忽略了信号采样过程,因而无法建立符合实际的矩型波励磁流量信号模型。基于励磁电流的一般方程,提出了一种矩形波励磁模型,该模型建立了磁感应强度与磁路系统、励磁系统的数学关系,进而量化了微分干扰和同相干扰。在该励磁模型基础上,模拟电磁流量计对实际信号的采样过程,进一步提出了矩形波励磁的流量信号模型,并给出了模型参数的辨识方法。从流量信号仿真、模型基本参数辩识、零点漂移预测及基本误差估计4方面进行模型验证。仿真与实验结果表明,在DN50传感器上,其零点漂移预测的最大误差为1．48 mm／s,基本误差估计的最大偏差为0．270％。     

简支矩形薄板横向激励非线性振动特性的实验研究

对四边简支且受横向集中简谐载荷作用矩形薄板的非线性振动响应进行实验研究.利用捶击实验测得薄板的固有频率,在固有频率区域内对矩形薄板进行振动实验,对采集到的振动信号进行了相图和频谱分析,结果发现在矩形薄板的共振频率附近,在一定的激励幅值作用下,系统会产生倍周期分岔和混沌运动等复杂非线性现象.     

阵发混沌和阵发同步:噪声在周期信号控制时空混沌中的作用及机制

当外加适当频率和强度的周期信号时,一维等离子体驱动耗散非线性漂移波方程中的时空混沌态能够被成功控制到空间有规的层流态;通过在驱动波坐标系中将系统变换成一组在周期势中运动的耦合振子(模式),模式之间的广义相同步被认为是控制的机制之一.本文的研究则发现,足够强的外加噪声可以使控制后空间有规的系统出现时空混沌的阵发;.在逐渐增大噪声强度时,层流态被越来越多阵发的时空混沌运动打断,直至最后都变成了无规运动;.而在时空混沌的阵发阶段,相位滑移导致模式之间的广义相同步也失去了.     

三变量反应扩散方程中的多臂螺旋波

利用扩展的三变量Oregonatar模型,得到了自发形成的多臂螺旋波.结果发现多臂螺旋波的产生源于系统的短波不稳定性.系统的短波模形成了周期性振荡的空间结构,它们之间相互作用从而产生了不同臂数的螺旋波结构.还得到了双臂螺旋波和三臂螺旋波的中心动力学过程.     

用晶格Boltzmann方法研究激发介质中时空混沌的产生与控制

采用晶格Boltzmann方法,通过计算机数值模拟,研究激发介质中时空混沌的产生与控制。结果发现激发介质螺旋波的失稳属于多普勒失稳;螺旋波破碎成时空混沌前出现波头螺旋式运动;处于时空混沌态的系统各个位置具有相同的振幅谱;适当频率的正弦振荡信号可有效地控制时空混沌态。     

可激发系统及其对应时空斑图综述

可激发介质的时空动力学研究一直是非线性研究领域的热点.由于其在很多实际系统中广泛存在,相关的研究结果有着重要的应用价值.当外界刺激或扰动低于激发阈值时,可激发系统会很快回到稳定态;当外界刺激超过阈值时,系统将远离定态,做弛豫振荡.在可激发系统的研究中,大部分集中在可激发系统产生的螺旋波斑图方面.螺旋波斑图是一种普遍存在于自然界中的时空斑图,物理、化学、生物体系中都存在这种动力学形式(大都是可激发系统).在实际系统中螺旋波的产生和破碎大都是有害的.比如,螺旋波是产生心动过速的主要原因,螺旋波的破碎对应着心颤(房颤、室颤)等严重的生理疾病.开展对螺旋波的动力学特征、产生和控制的方法研究非常有意义.本文对以上几个问题进行总结归纳,希望对研究者有所帮助.     

模拟深海采矿混响环境实验装置研究

针对真实深海采矿环境下实时微地形超声探测声信号获取难的问题,设计并建立了一套能模拟真实深海采矿混响环境的超声探测实验系统.在对螺旋采掘头结构简化的基础上,利用Fluent模拟了螺旋采掘头与多组叶轮模型对水下流场的影响,对二者所得的水下流场进行比较后,确定所选叶轮模型能较好地反映真实采矿环境.随后针对叶轮模型,实验测量了泥沙垂向浓度分布,验证了设计模型的正确性.最后进行超声探测实验,结果表明,悬浮泥沙不仅对声波产生黏滞和吸收,而且会产生严重的混响干扰,通过该超声探测系统的时间增益补偿,可有效抑制混响干扰,增加目标检测概率.本项研究为深海采矿混响环境下的超声微地形探测提供了研究基础.     

FTP法测量矩形壳液耦合系统中的重力波

为了测量矩形弹性壳液耦合系统中的重力波的三维外形，实现大变形液体的非接触测量，使用激振器对矩形弹性壳液耦合系统在水平方向进行激振，得到大幅低频重力波、用幻灯机将光栅投影到重力波表面，光栅图像因为重力波的出现会发生变形、采用CCD摄像机和图像采集系统，分别采集到液体表面静止和出现重力波时的光栅图像，经过频域的滤波处理以后，计算得到重力波的三维形貌、结果表明，傅里叶变换莫尔法对实现大变形液体三维形貌的非接触测量非常有效，它提供了一种研究壳液耦合问题的新方法。     

Selkov反应扩散系统激发性的晶格玻耳兹曼方法模拟

用晶格玻耳兹曼方法数值模拟Selkov反应扩散系统的定态解,对系统从偏离平衡的状态回到平衡态所经历的路径进行分析,得到激发性存在的结论;模拟简单螺旋波的产生过程,给出简单螺旋波的波头轨迹。