用改进的Lattice Boltzmann模型研究对流Cahn-Hilliard系统振荡

对流Cahn-Hilliard(简称C-H)系统是一类连续介质模型,可描述二元系统中相变行为,其应用涉及固体理论、激发数学、材料科学等多个学科领域,且因其高度非线性的特征、丰富的动力学现象受到研究者广泛关注。本文利用Lattice Boltzmann(简称LB)方法将一维对流C-H系统的高阶空间导数项构造成源项,建立改进的LB方法计算格式,导出系统传播矩阵并分析了数值求解的稳定性对时空比例因子的选择要求。利用所得LB模型发现,系统对流强度k变大一方面会减小系统的振荡幅度A,并在较强对流时与系统振动幅度呈现出不依赖于初态的幂律特征;另一方面,系统的对流强度增加会促使系统的振荡频率变大,并在此过程中存在明显的频率跳变现象。进一步探究发现,不同初态可使系统演化至不同频率的周期振荡,而相同参数条件下多频共存的情况揭示了系统的动力学在大尺度下的混沌行为。     

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.     

驱动忆阻性负载逆变系统中Hopf分岔控制的研究

针对驱动忆阻性负载逆变系统易发生Hopf分岔、导致系统出现振荡频率大于工频频率但远小于开关频率的不稳定现象，提出交流输出电压微分反馈控制方法，实现了对系统中Hopf分岔行为的有效控制。驱动忆阻性负载逆变系统因Hopf分岔引起的振荡现象属于慢尺度不稳定行为，因此建立了交流输出电压微分反馈控制下系统的平均模型，基于谐波平衡法求得系统变量的周期解，以Floquet理论揭示了系统中出现慢尺度不稳定行为的机理，给出了确保系统稳定运行的控制参数取值范围。此外，通过计算Floquet乘数对积分参数的敏感值，分析了交流输出电压微分反馈控制下系统在积分参数受到扰动时的抗干扰能力。研究结果表明：交流输出电压微分反馈控制方法可有效控制驱动忆阻性负载逆变系统中的Hopf分岔行为，能大幅度增加确保系统稳定的控制参数取值范围，并可增强系统的抗干扰能力。最后，通过PSpice仿真结果和电路实验结果的一致性，验证了理论分析的正确性和所提出的控制方法的有效性。     

二次耦合对腔光振子的自治振荡调制

基于纳米机械谐振器的光腔交叉耦合模型,研究了光力二次耦合对光振子自治振荡的动态控制。针对之前工作仅局限于线性耦合过程,引入大位移情形下不可忽略二次耦合,研究了其对微振子动力学的影响。理论分析发现二次耦合的腔光力学系统具有参数振子效应,不但使振子更容易达到自治振荡,而且会诱发许多新的非线性动力学行为。在周期调制的光场驱动下,对绝热近似振子而言,二次耦合调控系统出现共振混沌行为;对全方程耦合系统而言,负的二次耦合能有效地降低能量共振频率,加强能量共振峰,在相同的参数条件下负的二次耦合使共振条件下极限环的面积扩大,预示着二次耦合可以有效控制振子能量的共振吸收。     

恒星核心氦核反应系统中的振荡

分析了在压力效应和ｇ－Ｔ效应影响下，恒星核心氦核反应系统中与粒子数密度有关的振荡．结果表明，氦核反应系统中存在超临界的时间振荡分支．当核反应发生在对流区，且对流速度沿径向减小时，压力效应可激发振荡；在核反应发生在对流区或非对流区的一般情况下，ｇ－Ｔ效应可以激发振荡．这类振荡将导致能量产生的时间变化．     

ZJ0967杀虫剂作用下的黄瓜幼苗电信号研究

在没有刺激的情况下,黄瓜幼苗植株原始电波信号为一种低频微弱随机电波信号,最大量值约800μV。在苯基甲磺酸酯类杀虫剂ZJ0967的激发下,黄瓜幼苗产生出与动物肌电信号类似的连续电波信号,在质量分数为200 mg/L的处理中,最大量值为2 215μV;电波信号峰峰值随杀虫剂质量分数的增加而增大,同时会引起持续一定时间的电波振荡。     

垂直磁化纳米线中不同对称刻痕对磁畴壁振荡行为的影响

借助微磁模拟软件(OOMMF),利用具有不同对称刻痕的垂直磁化纳米线模型研究了CoPtCr合金在电流驱动下的磁畴壁振荡行为,重点分析了振荡区间、振荡频率、振荡振幅等参数与不同对称刻痕的关系。研究结果表明,振荡区间可以通过刻痕深度和刻痕形状进行调节;振荡频率随着电流增大呈线性增大且与刻痕形状关系不大,当刻痕达到一定深度后振荡频率会保持稳定不变;在相同模拟计算条件下,三角形对称刻痕对应的振荡振幅最大,圆弧形对称刻痕相应值次之,矩形对称刻痕相应值最小。     

声空化泡动力学及其测量

在评述当前声空化研究领域的最新进展基础上, 报道在声空化泡动力学理论和实验方面的研究结果. 首先, 考虑了实际非球对称声场驱动下的空化泡运动, 提出了一个非球形气泡动力学模型, 数值计算给出一种新的稳定的非球形振荡解. 然后, 设计了双路Mie散射系统, 对空化泡运动的球对称性进行了实验检测, 发现在低声压驱动的大气泡中存在明显的不同方向的非同步振荡. 作为一个推论, 得到了空化泡非球形振荡的证据. 并且完成了非球形振荡和驱动参数、液体参数的相关性测量, 具体参数包括驱动超声的幅度、频率, 液体的表面张力系数、黏度、含气量等. 最后, 介绍了数字移相频闪照明拍摄技术, 实现对稳态声空化泡的直接拍摄测量, 时间分辨率提升到20 ns, 相比已有的200 ns的时间分辨率, 提高了一个量级.     

电刺激大壁虎(Gekko gecko)中脑诱导转向运动的研究

为探索大壁虎运动行为脑功能基础和人工诱导的可能性,用不锈钢微电极对头部固定状态下浅麻醉的大壁虎(Gekko gecko,n=20)中脑脑区施以生理范围内的电刺激.发现中脑被盖区域在电刺激下可诱导出大壁虎脊柱侧弯和四肢动(外伸、内收、抬腿迈步等动作)等一系列多肌群参与的复杂运动行为;根据急性实验结果,通过在中脑被盖特定脑区植入金属微电极对术后恢复一周的清醒状态下的大壁虎(n=20)脑区施加电刺激信号,可成功地诱导出左、右转向的运动行为.该结果发现大壁虎中脑与运动行为密切相关,而且通过刺激脑内相关的核团可能实现对大壁虎部分运动行为的人工诱导.这为大壁虎运动的人工制导提供了有益的信息.     

左右半脑网络模型分析

模型分析是研究神经网络的重要方法之一,本文用模型神经元构建左右半脑网络.在有无刺激条件下,探究了该系统的行为,并且讨论了系统在双连接、单连接、无连接下的行为,得到了跟混合字母实验相符合的结论.同时发现时间延迟机制对维持系统节律稳定具有重要作用.     

可激发介质时空混沌的同步控制法

本文提出了一种利用单向耦合的方法来实现两个处于时空混沌状态的可激发系统的完全同步.数值模拟结果表明,只要选取适当的耦合强度便能实现完全同步.于是我们在此基础上,实现了对可激发介质时空混沌的稳定控制.     

可激发介质时空混沌的同步控制法

本文提出了一种利用单向耦合的方法来实现两个处于时空混沌状态的可激发系统的完全同步．数值模拟结果表明，只要选取适当的耦合强度便能实现完全同步．于是我们在此基础上。实现了对可激发介质时空混沌的稳定控制．     

某一类一阶非线性中立型泛函微分方程的振动性

研究一阶非线性中立型泛函微分方程的振动性,获得方程为振动的某些充分性条件。     

随机中心耦合布朗马达的定向输运与随机共振

在一些物理和生物环境中,耦合布朗粒子因受介质的温度、浓度等的影响而与周围粒子作用,产生不同程度的粘附和脱落过程,其中便伴随着关联结构的随机解耦合和再耦合行为.本文基于Langevin方程引入了一种新的具有中心随机耦合结构的布朗马达模型来刻画系统输运过程中环境粒子与中心粒子间以一定概率发生局部弹性耦合作用,并形成关联粒子数的随机涨落.仿真结果表明,耦合系统的结构参数、势场对称性及噪声强度等对粒子输运行为均产生显著影响,并且可以观察到系统协作、随机共振和广义随机共振等现象.     

集群行为视域下足球球迷暴力行为的预测研究

针对日益频发的足球赛场球迷暴力现象,从集群行为视角对足球球迷暴力的发生进行预测性分析,以期引导球迷更加理性的行为;通过对158名足球球迷的问卷调查,对裁判、客队球员和球迷以及多重因素4个情境下球迷暴力行为的预测因素进行回归分析;结果显示4个情景下,球迷集体身份认同等4个因素对球迷暴力行为意愿具有显著预测效应,特别是对温和型暴力行为的预测;当多重因素集中发生时,激烈型暴力行为出现的几率开始增大,体现了球迷集群暴力行为的动态性特征。     

比例微分控制器对Rossler系统的周期调制效应

研究TRossler化学反应系统的动力学行为，利用数值结果、分岔图和相图分析了系统的周期振荡态和混沌态运动过程，利用比例微分控制器方法实现了系统的混沌控制。结果表明，系统的状态由单周期振荡态变为周期2、周期4等多周期振荡态以及混沌态，最终系统的混沌行为被有效的调制到稳定的周期振荡态。     

Quantum oscillations in a molecular magnet

The term 'molecular magnet' generally refers to a molecular entity containing several magnetic ions whose coupled spins generate a collective spin, S (ref. 1). Such complex multi-spin systems provide attractive targets for the study of quantum effects at the mesoscopic scale. In these molecules, the large energy barriers between collective spin states can be crossed by thermal activation or quantum tunnelling, depending on the temperature or an applied magnetic field. There is the hope that these mesoscopic spin states can be harnessed for the realization of quantum bits--'qubits', the basic building blocks of a quantum computer--based on molecular magnets. But strong decoherence must be overcome if the envisaged applications are to become practical. Here we report the observation and analysis of Rabi oscillations (quantum oscillations resulting from the coherent absorption and emission of photons driven by an electromagnetic wave) of a molecular magnet in a hybrid system, in which discrete and well-separated magnetic clusters are embedded in a self-organized non-magnetic environment. Each cluster contains 15 antiferromagnetically coupled S = 1/2 spins, leading to an S = 1/2 collective ground state. When this system is placed into a resonant cavity, the microwave field induces oscillatory transitions between the ground and excited collective spin states, indicative of long-lived quantum coherence. The present observation of quantum oscillations suggests that low-dimension self-organized qubit networks having coherence times of the order of 100 micros (at liquid helium temperatures) are a realistic prospect.     

外部扰动对耦合基因调控系统振荡同步性的影响

用数值模拟的方法研究了平均场耦合基因调控系统振荡同步性.结果表明:通过调节耦合基因调控系统的控制参数可以调控系统的同步性;对处于稳定态和振荡态的系统,噪音的引入都能够增强系统的同步性,且振荡态下噪音的同步性增强效应更明显;耦合系统的异质程度、耦合强度对同步性有重要影响,存在最佳耦合强度使得系统的同步性达到最佳;外信号的引入可以提高系统的同步性.耦合基因调控系统的振荡同步性对外信号的频率变化不敏感.     

具有分段常数偏差变元的一阶中立型微分方程的渐近性和振动性

讨论了具有分段常数偏差变元的一阶非线性中立型微分方程的渐近和振动性,得到了几个关于方程的解的渐近性和振动性的充分判据。     

含有内噪声的耦合细胞体系对外噪声的选择作用

本文研究了在内噪声存在的情况下,耦合细胞体系对外噪声的选择效应。模拟过程中发现:体系中钙离子振荡行为对多个噪声强度表现出较好响应,改变耦合强度和耦合单元数目时,出现了多重随机共振和不同共振态之间的转变现象。为解释这种转变现象发生的机理,计算了钙离子振荡时间序列的标准差来表征体系的活动强度,发现上述转变现象与体系的活动强度密切相关。模拟结果表明:耦合细胞体系可以根据实际情况,自发调节自身结构参数来合理利用内外噪声,并借助于随机共振模式转变的机制,对外界不同的刺激信号作出选择性的响应。