具有固有频率涨落的记忆阻尼线性系统的随机共振

研究了在内噪声、外噪声(固有频率涨落噪声)及周期激励信号共同作用下具有指数型记忆阻尼的广义Langevin方程的共振行为.首先将其转化为等价的三维马尔可夫线性系统,再利用Shapiro-Loginov公式和Laplace变换导出系统响应一阶矩和稳态响应振幅的解析表达式.研究发现,当系统参数满足Routh-Hurwitz稳定条件时,稳态响应振幅随周期激励信号频率、记忆阻尼及外噪声参数的变化存在"真正"随机共振、传统随机共振和广义随机共振,且随机共振随着系统记忆时间的增加而减弱.数值模拟计算结果表明系统响应功率谱与理论结果相符.     

Upper bound for the time derivative of entropy for a dynamical system driven by coloured cross-correlated white noises

It is shown how the cross-correlation time and strength of coloured cross-correlated white noises can set an upper bound for the time derivative of entropy in a nonequilibrium system. The value of upper bound can be calculated directly based on the Schwartz inequality principle and the Fokker--Planck equation of the dynamical system driven by coloured cross-correlated white noises. The present calculations can be used to interpret the interplay of the dissipative constant and cross-correlation time and strength of coloured cross-correlated white noises on the upper bound.     

随机双指数记忆耗散系统的非马尔可夫扩散

针对具有双指数耗散记忆核函数的两自由度耦合系统, 本文利用Laplace变换导出了热宽带噪声激励下该系统响应二阶矩的解析表达式. 并观察到位移二阶矩不同于单自由度情形下的反常扩散:<x²(t)> ∝ t^α (0<α<2, α≠1), 而是随时间及噪声等参数变化呈现普遍的振荡扩散现象.分析可得, 阻尼耦合因子B使粒子远离简谐势场的束缚, <x²(t)>随B的增大扩散加剧而摩擦系数增大却使其趋于平稳状态.进一步, 若两热噪声互关联时, 较小的互关联时间对二阶矩的影响较大, 反之作用较小. 伴随互关联强度递增, 位移二阶矩的扩散加剧, 位移间的相关性加强, 与物理直观相符. 关键词： 热噪声 非马尔可夫扩散 广义朗之万方程 关联性     

Optimized transfer trajectories in the earth-moon system

Investigations of low energy transfer trajectories are important for both celestial mechanics and astronautics. Methodologies using the theories from dynamical systems are developed in recent years. This paper investigates the dynamics of the earth-moon system. Low energy transfer trajectories are solved numerically by employing a hybrid strategy： first, a genetic hide and seek method performs a search in large domain to confine the global minimum f（η） （objective function） region; then, a deterministic Nelder-Mead method is utilized to refine the minimum quickly. Some transfer trajectories of the spacecraft in the earth-moon system are successfully simulated which verify the desired efficiency and robustness of the method of this paper.     

两种群随机动力系统的信息熵和动力学研究

随机种群动力学模型是研究种群间以及种群与不确定性环境间相互作用的动力学行为的数学模型. 本文从概率密度以及信息熵流、熵产生的演化角度探讨了两种群生态系统的Itô (或Statonovich)意义下随机模型的动力学行为.利用Fokker-Planck方程及其边界条件 和信息熵定义导出信息熵流(平均散度)和熵产生的关系式,并通过数值路径积分法捕 捉到熵流的非线性变化趋势以及信息熵的极值点位置与概率密度的快速迁移和分岔的联系. 应用数值路径积分法计算结果表明Itô (或Statonovich)意义下两种随机模型的概率密度 和信息熵的极值点位置不同但演化趋势一致.     

Stochastic period-doubling bifurcation in biharmonic driven Dulling system with random parameter

Stochastic period-doubling bifurcation is explored in a forced Duffing system with a bounded random parameter as an additional weak harmonic perturbation added to the system. Firstly, the biharmonic driven Duffing system with a random parameter is reduced to its equivalent deterministic one, and then the responses of the stochastic system can be obtained by available effective numerical methods. Finally, numerical simulations show that the phase of the additional weak harmonic perturbation has great influence on the stochastic period-doubling bifurcation in the biharmonic driven Duffing system. It is emphasized that, different from the deterministic biharmonic driven Duffing system, the intensity of random parameter in the Duffing system can also be taken as a bifurcation parameter, which can lead to the stochastic period-doubling bifurcations.     

随机参激和外激联合作用下非线性动力系统的路径积分解

将基于Gauss Legendre公式的路径积分法推广到随机参激和外激联合作用的非线性动力系统.研究了受高斯白噪声参激和外激联合作用的非线性振子，将所得路径积分解与其精确解（满足一定条件时该系统存在精确解）或Monte Carlo随机模拟结果相比较，充分验证了路径积分的准确性.并借助路径积分数值解，捕捉到该随机系统的一维P分岔. 关键词： 路径积分 P分岔 随机参激 随机外激     

高阶多维半离散中心迎风格式及其应用

提出了求解多维对流-扩散方程的四阶半离散中心迎风格式。该格式以中心加权基本无振荡(CWENO)重构为基础,同时考虑到在Riemann扇内波传播的局部速度,从而更加准确地估计出了局部Riemann扇的宽度,最终既回避了网格的交错,又降低了格式的数值粘性,建立了介于迎风格式和中心格式之间的半离散中心迎风格式。本文还将该四阶半离散中心迎风格式与涡度-流函数方法相结合,有效地求解了二维不可压Euler方程组和Navier-Stokes方程组。     

典型随机动力系统的联合与边缘、条件概率密度的形态分析

本文刻画几类典型随机动力系统的二维稳态联合概率密度的形态,并通过引入"横"与"侧"认识角度观察联合概率密度这座"山峰",直观展现其与边缘、条件概率密度三者之间的联系并形成对随机变量独立性的立体认知.从而帮助学生增强对联合概率密度概念的直观认识,加深对三者概率密度相互联系的理解,也有助于相关教师对概率论教学与科研活动互动的促进.     

基于四阶半离散中心迎风格式的虚拟流方法的应用

给出了求解多维无粘可压Euler方程组的四阶半离散中心迎风格式,该格式根据非线性波在网格单元边界上传播的局部速度来更准确地估计局部Riemann的宽度,避免了计算网格的交错,降低了格式的数值粘性。同时,考虑到Level Set函数能隐式地追踪到界面的位置,而虚拟流的构造能隐式地捕捉到界面的边界条件,因此再将新的四阶半离散中心迎风格式与Level Set方法以及虚拟流方法相结合,成功地处理了非反应激波和多介质流中爆轰间断的追踪问题。