热带低层弱涡旋中扰动的快速发展及其向中心传播的特征

台风发生的必要条件是热带低层具有气旋式扰动, 从卫星云图和诊断分析看,许多低层涡旋中存在分立的云团或中尺度系统. 这些涡旋能否发展成为台风,取决于其中的中尺度波动是否发展集合组成密闭云带. 本文利用柱坐标下的两层动力模式,研究了低层弱涡旋中第二类条件不稳定 机 制驱动下的波动的发展和移动问题. 结果表明:热带弱涡旋中的低层基本流垂直切变 可以很大地加强波动的不稳定性; 波动的相速度和群速度都指向涡旋中心, 波动向中心传播,能量向中心频散. 实例和数值研究也都表明,低层涡旋中的中尺度扰动会迅速发展并且向 中心靠近,促使台风形成.     

液固两相流中流体旋涡对固体粒子运动影响的数值研究

基于离散涡方法求得的非定常、不稳定流场和颗粒的Lagrangian运动方程,数值计算了四种St数下的泥沙粒子在圆柱绕流场中的运动。计算结果证明了颗粒运动与流体旋涡存在着明确的相关结构：在钝体（圆柱）表面附着泥沙,当流体流过钝体时产生具有剧烈分离的不稳定流动,带动钝体表面泥沙起浮。对于小St数（0．15～0．59）与中等St数（1．33～2．36）的泥沙颗粒被流体旋涡所带起,井被卷入流体旋涡结构内,被卷入流体旋涡结构内的泥沙颗粒在运动过程中始终分布于旋涡区,即在旋涡区聚集。     

单向耦合神经元网络中螺旋波的自发形成机制

构造一个具有单向耦合的二维神经元网络,引入信息传输熵来描述定向信息传输,采用Hindmarsh-Rose神经元模型研究网络中螺旋波等有序波自发产生的机制.数值模拟表明：适当选取耦合的强度和单向耦合的距离,网络可自发出现螺旋波、行波、靶波和平面波.各种有序波的产生与网络中出现信息间歇定向传输有关,网络出现单或多螺旋波时发生熵共振现象.噪声、抑制性耦合和排斥性耦合诱发螺旋波时网络中也存在信息间歇定向传输.首次发现自维持长平面波,其存在是由于网络存在持续的强信息定向传输.     

离轴平顶高斯涡旋光束形成的合成光涡旋及其在自由空间中的传输

对两束拓扑电荷m_1,2=±1的平行、离轴平顶高斯涡旋光束在束腰面叠加形成的合成光涡旋及其在自由空间的传输做了研究.详细的数值计算和分析表明,合光涡旋的位置、数目和净拓扑电荷与光束的控制参数,包括相对位相,振幅比,束腰宽度比,相对离轴参数,光束阶数,以及传输距离有关,但拓扑电荷不总是守恒.关键词：奇点光学合成光涡旋平顶高斯涡旋光束拓扑电荷     

物理实验中测量结果及其不确定度的有效位数

本文主要介绍了物理实验中测量结果及其不确定度的有效位数,通过举例,对不同情况下与此相关的问题进行讨论,从而明确测量结果及其不确定度的有效位数的取舍.     

功率因数校正Boost变换器中快时标不稳定的形成与参数动态共振

以动态调整过程中的动态特征系数积和动态镇定能力为基础,研究连续峰值电流模式功率因数校正(PFC) Boost变换器中的快时标不稳定及其不对称混沌现象的形成机理.基于提高功率因数和降低谐波失真的要求,提出输入电流正弦化的补偿思路,应用参数共振优化补偿策略,推导优化补偿的表达式,采用最强参数共振进行全局优化.数值仿真表明这种全局优化补偿策略具有最强的动态镇定能力,保证每个频闪周期内的快速稳定,控制了快时标不稳定混沌现象,获得理想的补偿效果和单位功率因数,可提高变换器的转换效率.关键词：Boost变换器功率因数校正快时标不稳定参数共振     

复摆内的能流及其物理机制

研究了运动复摆内的工,能流及应力的分布规律,提出了能量不变点的概念,解释了能量不变点与振动中心,打击中心三者重合的动力学原因。     

低维螺旋磁体纳米条带中磁场驱动的磁结构演变规律

利用蒙特卡洛方法研究了低维螺旋磁体纳米条带中磁场驱动的磁结构演变规律,以及偶极相互作用对螺旋磁体纳米条带中磁结构的影响.研究表明,螺旋磁体纳米条带中的自旋结构由自旋的面内取向平行或垂直于边界的边缘态和中间聚集态两部分构成.在一定范围内增加外磁场,条带边缘平行于边界的自旋排列将增多,最终将在条带外围形成大的磁涡旋环,该涡旋环十分稳定,即使在很强的外磁场下仍然存在.处于条带中间的聚集态随着外磁场的增大,从磁螺旋态逐步过渡到Skyrmions态,最终形成铁磁态.Skyrmions的排列状况与条带尺寸密切相关.此外,偶极相互作用对磁矩平行于边界且首尾顺次连接的排列起积极作用,在无外磁场作用下,随着偶极相互作用的增大,体系终将形成涡旋态.     

低维螺旋磁体纳米条带中磁场驱动的磁结构演变规律

利用蒙特卡洛方法研究了低维螺旋磁体纳米条带中磁场驱动的磁结构演变规律,以及偶极相互作用对螺旋磁体纳米条带中磁结构的影响。研究表明,螺旋磁体纳米条带中的自旋结构由自旋的面内取向平行或垂直于边界的边缘态和中间聚集态两部分构成。在一定范围内增加外磁场,条带边缘平行于边界的自旋排列将增多,最终将在条带外围形成大的磁涡旋环,该涡旋环十分稳定,即使在很强的外磁场下仍然存在。处于条带中间的聚集态随着外磁场的增大,从磁螺旋态逐步过渡到Skyrmions态,最终形成铁磁态。Skyrmions的排列状况与条带尺寸密切相关。此外,偶极相互作用对磁矩平行于边界且首尾顺次连接的排列起积极作用,在无外磁场作用下,随着偶极相互作用的增大,体系终将形成涡旋态。     

低维螺旋磁体纳米条带中磁场驱动的磁结构演变规律

利用蒙特卡洛方法研究了低维螺旋磁体纳米条带中磁场驱动的磁结构演变规律,以及偶极相互作用对螺旋磁体纳米条带中磁结构的影响。研究表明,螺旋磁体纳米条带中的自旋结构由自旋的面内取向平行或垂直于边界的边缘态和中间聚集态两部分构成。在一定范围内增加外磁场,条带边缘平行于边界的自旋排列将增多,最终将在条带外围形成大的磁涡旋环,该涡旋环十分稳定,即使在很强的外磁场下仍然存在。处于条带中间的聚集态随着外磁场的增大,从磁螺旋态逐步过渡到Skyrmions态,最终形成铁磁态。Skyrmions的排列状况与条带尺寸密切相关。此外,偶极相互作用对磁矩平行于边界且首尾顺次连接的排列起积极作用,在无外磁场作用下,随着偶极相互作用的增大,体系终将形成涡旋态。     

台风“彩虹”(2015)高分辨率数值模拟及涡旋Rossby波特征分析

采用中尺度数值预报模式对2015年22号台风\"彩虹\"进行高分辨率的数值模拟,成功地模拟出台风\"彩虹\"的移动路径、强度和降水分布,尤其是在台风登陆前后,模拟结果与实况比较接近.以此为基础,利用模式输出资料,分析台风的动力、热力精细结构和台风雨带的宏观特征.眼墙处具有低层径向入流、高层径向出流的动力配置.在眼墙附近,同时存在切向风速高值区、垂直上升区、正温度距平区,并随高度向外侧倾斜,雷达回波较强,对流系统比较深厚.次级雨带、主雨带和远距离雨带的雷达回波相对较弱,对流系统垂直厚度略小.再利用尺度分离方法,得到涡旋Rossby波的扰动场资料,进一步分析涡旋Rossby波的特征.1波、2波同时朝切向和径向传播,1波的振幅明显大于2波.研究结果表明,1波、2波正涡度扰动对应强雷达回波,存在强对流活动.降水区上空的垂直涡度扰动呈上正下负的配置,与水平散度扰动的垂直配置相似时,会加强低层辐合和高层辐散,有很强的垂直上升运动,有利于对流系统发展,降水增强.1波、2波扰动的动力配置影响了对流系统的发展,并对降水强度和分布有一定的诊断作用.     

Gravitational lensing by spiral galaxies

Spiral galaxies at moderate redshifts and oriented optimally could form characteristic multiple images of extended background sources from which the mass distribution in the galaxy can be estimated. The absorption profile due to the galaxy provides a reliable tool for the chemical and thermal diagnostic of the lens.     

耦合复金兹堡-朗道(Ginzburg-Landau)方程中的模螺旋波

以双层耦合复金兹堡-朗道(Ginzburg-Landau)方程系统为时空模型, 研究了其中的模螺旋波, 讨论了这种特殊波动现象的稳定条件和相关影响因素. 模螺旋波与该类时空系统中常见的相螺旋波相比, 其中心不存在缺陷点, 同时仅在其变量的振幅部分(而非相位部分) 表现为螺旋结构. 本文通过数值方法研究了耦合复金兹堡-朗道方程中产生模螺旋波所需要的初始和参数条件.研究表明, 当双层耦合系统的初始斑图之间的差距较大时, 才能够产生模螺旋波; 同时观察到系统在参数不匹配的条件下会发生相螺旋波向模螺旋波的转变.通过对同步函数的计算, 发现该转变过程具有非连续性.     

时空调制引起的漫游螺旋波与旅行螺旋波共存现象

以Barkley模型为研究对象, 研究了在时空调制作用下螺旋波时空动力学行为特性. 发现在适当的调制参数的作用下, 能够在同一系统中同时观察到漫游螺旋波与旅行螺旋波. 通过数值模拟研究分析, 给出了能产生漫游螺旋波与旅行螺旋波共存现象的潜在机理, 并详细讨论了在Barkley 模型中要产生这种共存现象的两个必要条件.关键词：时空调制漫游螺旋波旅行螺旋波     

复Ginzburg-Landau方程中模螺旋波的稳定性研究

研究了复Ginzburg-Landau方程系统中模螺旋波与其他斑图在同一平面内的竞争行为,发现演化结果在系统参数平面内可分为四个主要区域:在I区和III区中,模螺旋波与相螺旋波相比稳定性较差,模螺旋波的空间被相螺旋波所入侵.在II区中,模螺旋波具有较强的稳定性,相螺旋波的空间被模螺旋波所入侵.在IV区内,由于时空混沌所导致的频率不稳定性,演化的结果较为复杂.我们通过对模螺旋波、相螺旋波以及时空混沌的频率分析,发现当模螺旋波的系统参数为α1=-1.34,β1=0.35时,较高频率的模螺旋波具有较好的稳定性,高频模螺旋波可以入侵低频斑图空间.竞争结果主要受系统变量实部的频率影响,频率分析所得到的理论结果与数值实验结果符合得非常好.     

Evolution of Spiral Waves in Excitable Systems

Spiral waves, whose rotation center can be regarded as a point defect, widely exist in various two-dimensional excitable systems. In this paper, by making use of Duan＇s topological current theory, we obtain the charge density of spiral waves and the topological inner structure of its topological charge. The evolution of spiral wave is also studied from the topological properties of a two-dimensional vector field. The spiral waves are found generating or annihilating at the limit points and encountering, splitting, or merging at the bifurcation points of the two-dimensional vector field. Some applications of our theory are also discussed.     

Meandering Spiral Waves Induced by Time-Periodic Coupling Strength

Effects of time-periodic coupling strength （TPCS） on spiral waves dynamics are studied by numerical computations and mathematical analyses. We find that meandering or drifting spirals waves, which are not observed for the case of constant coupling strength, can be induced by TPCS. In particular, a transition between outward petal and inward petal meandering spirals is observed when the period of TPCS is varied. These two types of meandering spirals are separated by a drifting spiral, which can be induced by TPCS when the period of TPCS is very close to that of rigidly rotating spiral. Similar results can be obtained if the coupling strength is modulated by a rectangle wave. Furthermore, a kinetic model for spiral movement suggested by Diet al., [Phys. Rev. E 85 （2012） 046216] is applied for explaining the above findings. The theoretical results are in good qualitative agreement with numerical simulations.     

Stabilization of Pattern in Complex Ginzburg-Landau Equation with Spatial Perturbation Scheme

In this paper, a new scheme of spatial perturbation is proposed to stabilize the pattern in the oscillatory media, which could be described with the complex Ginzburg-Landau equation. The numerical simulation results confirm that the spiral wave, antispiral wave and spatiotemporal chaos in the complex Ginzburg-Landau equation could be suppressed, and the scheme is also discussed with the conservative field theory. Furthermore, the spatiotemporal noise is also introduced into the whole media, it just confirms that it is robust to the spatiotemporal noise.