多障碍媒质中的螺旋波动力学

来源 :河北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shuo19871108
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螺旋波作为一种非平衡斑图形式,普遍存在于可激介质、振荡介质及双稳系统中,并且是非线性科学中有关时空结构与演化的一个典型研究对象,具有极高的理论价值和应用价值。它可涉及到物理、生物、力学、天文、数学和化学等多门学科领域。本论文采用了FHN模型模拟了非均匀可激介质中螺旋波的动力学行为,主要工作如下:   第一部分:主要研究了局部传导性不均匀障碍对螺旋波形成以及演化的影响。设可激媒质中有一圆形传导性不均匀障碍,适当选取行波截断时间,使截断点与螺旋波波头的初始位置位于障碍区域内部,我们考察了障碍区域区大小、障碍区内扩散系数的大小以及障碍区域内扩散系数各向异性对螺旋波形成以及演化的影响,发现障碍圆域内扩散系数的各向异性会导致螺旋波波头移动到障碍区域外,移动到障碍外的时间会受障碍区域大小、障碍区内扩散系数具体取值的影响。   第二部分:研究了可激性不均匀媒质对螺旋波动力学的影响。首先在均匀的可激媒质中用行波截断法生成一螺旋波,然后在媒质中随机地引入多个可激性障碍圆。我们发现当内部可激参数大于外部可激参数时,螺旋波总能被拉进距离波头最近的圆域内,并且当可激性参数固定,障碍圆个数固定时,随着障碍圆半径的增大,螺旋波被拉进距离波头最近障碍圆内的时间呈e指数递减。我们还发现,当不均匀可激系统的可激性固定,障碍圆的半径固定时,我们向可激系统中加入多个可激性不均匀障碍圆时,随着不均匀障碍圆个数的增加,可激系统的不均匀性增强,较大可激参数的主导作用增强,螺旋波被拉进距离波头最近的障碍圆内的时间呈递减趋势。   第三部分:主要考察了可激性不均匀障碍数量对螺旋波动力学的影响。研究发现,随不均匀区域占整个可激系统百分比的增大,螺旋波的光滑程度以及运动会发生明显变化。当向可激系统内加入一定数量的障碍圆时,随着时间的推移,螺旋波的螺纹发生局部弯曲,甚至局部断裂;增加障碍圆的占有比例,螺旋波的运动出现完全破碎的情况;再进一步增加障碍圆的占有比例,螺旋波又会逐渐变得光滑。此外,我们还研究了可激性不均匀障碍圆占有比例对螺旋波运动局部平均周期的影响。
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