激发媒质中的非线性波动力学

本文报道了激发媒质中非线性动力学的最新进展,特别以心室纤维性颤动、化学涡波和大脑皮层扩布性阻抑作为例子。对于进一步的研究和应用也作了讨论。     

非线性基底势对离散非线性晶格孤波动力学性质的影响

使用一种简化的准离散多重尺度法,研究了具有非线性基底势的一维离散非线性晶格的孤波解,表明孤波能够在这种一维非线性晶格链中存在,而且非线性基底势对孤波的载波频率、群速度、振幅等动力学性质都将产生影响.另一方面,我们还对非线性动力学方程进行了数值求解,发现用简化的准离散多重尺度法得到的近似解与精确的计算机数值计算结果符合得...     

非线性基底势对离散非线性晶格孤波动力学性质的影响

使用一种简化的准离散多重尺度法,研究了具有非线性基底势的一维离散非线性晶格的孤波解, 表明孤波能够在这种一维非线性晶格链中存在,而且非线性基底势对孤波的载波频率、群速度、振幅等动力学性质都将产生影响。 另一方面,我们还对非线性动力学方程进行了数值求解, 发现用简化的准离散多重尺度法得到的近似解与精确的计算机数值计算结果符合得较好。     

非对称耦合两层可激发介质中的螺旋波动力学

本文采用Bär-Eiswirth模型研究了两层可激发介质中螺旋波的动力学, 两层介质采用抑制和兴奋性非对称耦合. 数值模拟结果表明: 兴奋性非对称耦合可以促进两个不同频率的螺旋波锁频, 即使初始频率相差大, 两螺旋波也能实现锁频, 这种耦合使两个螺旋波具有最强的锁频能力; 当两层介质采用抑制性非对称耦合时, 只有当两个初始螺旋波的频率差比较小才能实现锁频, 而且比一般扩散耦合的锁频范围窄, 两螺旋波锁频能力达到最低水平; 当耦合强度和控制参数适当选取时, 抑制性和兴奋性非对称耦合既可以使其中一层介质维持螺旋波态, 使另一层介质中的螺旋波演化到静息态或低频靶波态, 也可以使两层介质中的螺旋波都漫游, 或都转变成靶波, 最后这两个靶波要么消失, 要么转变成平面波状的振荡斑图, 而且两层介质振荡是反相的, 此外在模拟中还观察到两螺旋波局部间歇锁频现象, 这些结果有助于人们理解在心脏系统中出现的复杂现象.     

用元胞自动机模型研究二维激发介质中的非线性波

采用Greenberg-Hasting元胞自动机模型研究了激发介质中非线性波的有关性质：在零流边界条件下根据计算机数值模拟研究了行波波速随邻域半径、激发阈值的变化关系,分析得到激发介质的激发条件;同时模拟研究了螺旋波波头轨迹受不应态数和激发阈值的影响并分析产生这些影响的内在微观机理. 关键词： 元胞自动机 激发介质 非线性波     

三层弱循环耦合可激发介质中螺旋波动力学

采用Bär模型研究了具有循环反馈耦合的三层可激发介质中的螺旋波动力学行为,数值模拟结果显示: 在耦合强度较小时, 在各子系统中可观察到螺旋波漂移或漫游; 当耦合强度稍大时, 相互作用既可以使螺旋波漫游或漂移出系统边界而使子系统回到静息态,还可以使子系统的螺旋波态转变为靶波或湍流态, 并观察到子系统的渐近态依赖初值现象; 继续增大耦合强度, 三个子系统的螺旋波可达到近似广义同步; 当耦合强度更大时, 螺旋波演化为湍流态.     

激发介质中去极化对螺旋波动力学影响的数值研究

考虑可激发介质的不应态可以被激发,在Bar模型中引入去极化行为,研究去极化对稳定螺旋波的影响.数值模拟结果显示,适当选择去极化阈值、去极化激发时间,可以使螺旋波漂移、漫游,甚至使螺旋波漫游出系统边界,还可以使系统出现宽臂螺旋波、双臂螺旋波、双峰波、多个螺旋波共存、时空混沌等现象.对产生这些现象的机理进行了分析.     

运动媒质中的电磁波

利用煤质中麦克斯韦方程组的变换式，导出了运动媒质中电磁波满足的方程，进而得到了“静止电磁波”满足的方程及春表达式。     

DNA分子非线性局域激发的数值计算

用一简化模型对ＤＮＡ非线性局域激发的机制作了初步的研究，用五介Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ数值计算来模拟ＤＮＡ分子中Ｎ个非线性耦合碱基对的大振幅运动。通过适当取Ｈ量中各参数及步长，调节色散效应与非色散非线性效应的比份以利于动力学稳定，使结果能初步给出非线性局域激发的形成与稳定传播的物理图象，并能看出非线性效应对ＤＮＡ分子的“呼吸”效应的重要影响。     

含色散与非线性媒质的光子晶体的简正耦合模

利用传输矩阵方法及对色散媒质采用洛伦兹振子模型，研究了一维含色散媒质的光子晶体的简正耦合模，并计算了该结构的复有效折射率。在光学双稳态中，与仅含非线性媒质的光子晶体相比，得到了低得多的阈值入射光强。     

运动电磁媒质中的推迟势

求解了运动媒质中电磁势方程的格林函数，给出了无界空间的推迟势，结果表明，运动电磁媒质中的格林函数仍具有δ函数形式，场点对源点的时间响应特性不仅与媒质参量有关，而且与媒质运动速度有关。     

基于钛酸锶钡介电非线性效应的可调谐太赫兹人工电磁媒质

数值仿真研究了内嵌钛酸锶钡薄膜夹层的金属网格谐振单元人工电磁媒质的谐振行为. 垂直电磁波激励下, 电磁响应频率随着内嵌夹层钛酸锶钡薄膜介电常数的变大呈现红移, 调谐率为22.6%. 本文提出的人工电磁媒质调谐方法只需要以结构单元的上下两层金属图形本身作为电极对内嵌夹层钛酸锶钡薄膜施加电压, 极大地简化了可调谐人工电磁媒质的制备及应用, 在太赫兹人工电磁媒质调制器等方面具有潜在的应用. 关键词： 人工电磁媒质 钛酸锶钡薄膜 介电非线性 调谐     

激发介质相对不应态对螺旋波动力学行为的影响

采用元胞自动机模型研究激发介质相对不应态对螺旋波动力学行为的影响。数值模拟表明：元胞激发阈值存在一临界区间,该区间的螺旋波周期会突然增加,并存在一最大周期,在合适的系统尺寸和状态数下,螺旋波周期不再受相对不应态的影响而只取决于系统的激发阈值;相对不应态导致螺旋波“Z”型漫游、小范围无规律漫游、花瓣状漫游、锯齿状漫游、风车状漫游等复杂的波头运动。观察到稳定螺旋波、漫游螺旋波和螺旋波消失,并对产生这些现象的机制作简要的解释。     

随机扰动对螺旋波动力学的影响研究

心脏中的心肌组织是一种典型的可激发介质, 鉴于心肌细胞分布的离散性, 采用离散可激发介质模型研究了不应态时间随机扰动对螺旋波动力学行为的影响, 在扰动随机出现情况下, 螺旋波的稳定性与受扰元胞的数目和扰动幅度有关, 数值计算结果表明: 在适当的条件下, 可以观察到螺旋波漫游、破碎和消失现象, 并简要分析了产生这些现象的机理. 关键词： 螺旋波 激发介质 随机扰动     

纤维复合媒质中的超声衰减

为了精确估计纤维复合煤质中散射所引起的超声衰减，必须计及纤维之间的多次散射现象本文提出了纤维复合煤质中任一点有效入射声场的计算方法当超声纵波传播方向与纤维轴线相垂直时，散射横波并不影响有效入射声场；导出了考虑多次散射后超声衰减系数的表达式；数值计算了玻璃／金属铝复合媒质中纵波衰减系数随频率的变化关系 关键词：     

氢键分子系统的非线性激发和质子传递的理论

基于对氢键分子系统中质子激发和移动的特点的仔细分析，提出一个新的哈密顿函数和理论，用以研究由质子位移所导致的质子的局域性涨落和重离子子晶格的构象畸变而引起的质子的集体激发和质子传递的特性，给出了运动方程和相应的孤立子解，讨论了这些解的特征 关键词：     

非均匀可激发介质中的稀密螺旋波

在非均匀可激发介质中,采用Barkley模型数值模拟了稀螺旋波和密螺旋波, 并对二者的动力学行为随参数的变化进行了研究. 结果发现:稀螺旋波的旋转频率随参数b的增加迅速减小,之后趋于饱和, 显示出不同于密螺旋波的行为;两种螺旋波的周期和波长随参数ε 和非均匀区域尺寸R的增加而增加,相对稀螺旋波而言,密螺旋波的性质对R的依赖更为敏感; 稀螺旋波端点的波速随R的增加而减小,与密螺旋波波速变化趋势相反. 另外,由于非均匀区域的影响,当ε 或b 超过某一临界值时,螺旋波臂上出现缺陷点.     

心脏老化和收缩对螺旋波动力学的影响研究

通过用Greenberg-Hasting元胞自动机模型的邻域半径和激发阈值的增大来模拟心脏老化,用邻域半径交替变化代替心脏收缩与舒张,数值模拟研究了心脏老化和有规律收缩对螺旋波动力学的影响.结果表明:心脏老化会导致螺旋波漫游和不能产生螺旋波,既可以使螺旋波波长缩短和螺旋波周期维持不变,也可以使螺旋波的波长变长和周期增大;在心脏老化和有规律收缩共同作用下,系统可出现不同形状的螺旋波斑图、螺旋波发生破碎和消失等现象,给出了心力衰竭、心颤、死亡的发生概率,这些结果与流行病相关调查结果基本符合.