局域振荡非均匀可激发介质中的螺旋波

研究了尺度和螺旋波波长相比拟的局域振荡非均匀对可激发介质螺旋波的影响。数值模拟结果表明，局域非均匀产生的影响可分为四种：简单局域空间调制，局域螺旋波，全局螺旋波，全局可持续靶波。产生全局螺旋波和靶波的前提是非均匀引起的新螺旋波角频率必须大于原螺旋波的角频率。大尺度的非均匀在某些参数区域对螺旋波的影响往往比小的非均匀要复杂。     

位置扰动对激发介质中螺旋波动力学行为的影响

本文在Greenberg-Hastings激发介质元胞自动机模型规则网格基础上施加位置扰动,以此模拟激发介质中激发元之间相互作用距离的改变。计算机数值模拟结果表明:对于在规则网格下产生的稳定螺旋波,施加位置扰动后发现,螺旋波斑图的稳定性与元胞位置扰动的幅度有关,不同幅度的元胞位置扰动导致稳定螺旋波发生两种不同的变化:漫游后形成新的稳定螺旋波;漫游后从系统中消失。通过波头运动轨迹和系统激发比率的变化来简要分析产生这些现象的原因。     

三维反应扩散系统中的螺旋波和失稳控制

三维螺旋波(卷轴波)的运动和失稳的研究在心颤等高发心脏病中扮演重要角色,对三维螺旋波的运动和失稳过程以及控制的研究对于心颤等心脏病的防治具有指导意义.本文主要对我们过去几年在梯度系统中螺旋波的研究结果做一个总结.我们以反应扩散系统为研究对象,对于具有参数梯度的螺旋波的失稳过程和控制进行了探讨.在实验和数值模拟研究中,我们发现在三维梯度系统中,梯度大小的改变可以促使三维螺旋波发展产生线缺陷或者引起二维螺旋波运动的相位差的积累而产生漫游,两者都可使螺旋波的运动失去稳定性.对于螺旋波失稳的控制,我们研究了外力周期驱动和噪声对螺旋波失稳的影响,对控制的机制进行了分析.     

缺陷对周期螺旋波动力学行为的影响

在改进F itzHugh-N agum o模型基础上得到缺陷对周期螺旋波动力学行为影响的研究模型,对缺陷影响周期螺旋波动力学的模型进行数值模拟,研究缺陷影响后周期螺旋波的演化。结果发现,当缺陷的中心位置不动且离波头中心足够远时,半径比较小的缺陷对波头没有影响;随着缺陷半径的增大,波头会小幅度地远离原位置;如果缺陷半径继续增大,则会出现波头大幅度地远离原位置及波头消失的现象;缺陷影响前后螺旋波波头的周期不变。     

不均匀介质中负回归曲线对螺旋波的影响

考虑了激发介质的不均匀性及生物细胞活动的空间离散及时间连续的性质,采用改进的Greenberg-Hasting模型,研究了负回归曲线的斜率对螺旋波稳定性及波形的影响.数值模拟结果表明,只有当介质的负回归曲线的斜率大于-1时,螺旋波稳定.在抛物线型负回归曲线介质中,稳定的螺旋波会演化成湍流图案.     

心脏记忆对螺旋波动力学的影响

如何消除心脏螺旋波和防止螺旋波破碎是目前的一个研究热点,但关于心脏记忆对螺旋波的作用方面的研究则很少。本文建立了带记忆的心脏二维元胞自动机模型,研究激发概率和记忆时长对心脏螺旋波的影响。数值模拟结果发现:在GH模型产生的规则螺旋波上加入记忆和随机激发概率以后一般会出现螺旋波漫游、破碎甚至消失等现象。系统的激发性在一定条件下会随记忆时长的增大而增加,随激发概率的增大而增大。在一定的条件下,若控制随机激发概率在一定范围内,或者控制记忆时长,可达到消除心脏螺旋波的目的,为防治心脏病提供一定的理论依据。     

朗谬尔单探针测量螺旋波等离子体参量

在国内首次引入了一种用朗谬尔单探针测量螺旋波等离子体参数的简单方法，并阐述了测量原理，对实验结果进行了初步的讨论．结果表明测量螺旋波等离子体参量的朗谬尔单探针法简单可行，是一种较好的测量手段。     

随机非对称耦合控制螺旋波和时空混沌

通过引入随机非对称耦合方法对螺旋波和时空混沌进行控制,数值模拟结果表明:在选择适当的控制参数下,螺旋波和时空混沌能被控制并最终达到稳定的靶波态,实现了对螺旋波和时空混沌的有效控制,在一定的耦合强度c和随机耦合概率p下,两个不同的系统之间存在相同步和完全同步现象,通过计算瞬时平均相位差△φ和泊松系数γ进一步验证了这一现象...     

阻滞钠通道抑制心脏中的螺旋波和时空混沌

本文以LuoRudy91模型为基础，数值研究通过阻滞钠通道来抑制心脏中的螺旋波和时空混沌。结果表明该方法能在短时间内有效抑制螺旋波和时空混沌，原因是：该控制方法有效地抑制了去极化过程和加速复极化过程，导致螺旋波和时空混沌被湮灭。对控制方法可行性也作了简单讨论。     

双鞍型天线与螺旋波等离子体的耦合距离对功率沉积的影响

采用自主编写的程序HWAP(helicon wave at plasma)模拟了双鞍型天线与均匀柱状螺旋波等离子体相互作用时耦合距离对功率沉积的影响。模拟结果表明:1)在一定实验条件下,双鞍型天线发射的波在等离子体中同时激发螺旋波和Trivelpiece-Gould(TG)波,控制天线耦合距离可改变TG波在等离子体边界附近的能量沉积分布;2)当天线耦合距离在一定范围内变化时(15.0~30.0 cm),耦合距离的大小能影响螺旋波和TG波在能量沉积过程中起的主导作用;3)当天线放置在等离子体中时,波在等离子体中沉积的总功率随耦合距离的增加而减少,当天线放置在等离子体边界和装置外壁之间时,总功率沉积先增加后减少,存在一个最佳耦合距离使功率沉积最大。     

三变量反应扩散方程中的多臂螺旋波

利用扩展的三变量Oregonatar模型,得到了自发形成的多臂螺旋波.结果发现多臂螺旋波的产生源于系统的短波不稳定性.系统的短波模形成了周期性振荡的空间结构,它们之间相互作用从而产生了不同臂数的螺旋波结构.还得到了双臂螺旋波和三臂螺旋波的中心动力学过程.     

用晶格Boltzmann方法研究激发介质中时空混沌的产生与控制

采用晶格Boltzmann方法,通过计算机数值模拟,研究激发介质中时空混沌的产生与控制。结果发现激发介质螺旋波的失稳属于多普勒失稳;螺旋波破碎成时空混沌前出现波头螺旋式运动;处于时空混沌态的系统各个位置具有相同的振幅谱;适当频率的正弦振荡信号可有效地控制时空混沌态。     

震荡和间歇矩形周期驱动实现螺旋波的抑制

研究了一类激发介质Fitzhugh-Nagumo模型的螺旋波抑制问题.通过对整个系统注入弱的矩形周期信号来改变系统的动力学特性.不同周期的矩形信号驱动会导致丰富的斑图,恰当的驱动周期和信号幅度可以将系统控制到稳定均匀态,最有效的驱动周期接近系统的本征周期.进一步考虑了时空噪声对螺旋波动力学的影响,结果表明,螺旋波发生了破裂.     

三维斑图形成的格子Boltzmann方法模拟

该文给出了模拟三维反应-扩散方程组的格子Boltzmann方法的Lattice Bhatnagar Gross Krook（简记LBGK）模型D3Q7.并用该模型模拟了氯—碘—丙二酸反应动力学模型中的图灵斑图和螺旋波斑图的形成.     

二维Selkov反应扩散模型的格子Boltzmann方法模拟

建立了二维Selkov反应扩散模型的格子Boltzmann方法,进行计算机模拟演化,模拟出Selkov反应的均匀定态、极限环、图灵斑图、环状波等空间结构,表明在模拟求解流速为零情况下的反应扩散方程时,这种方法是现实可靠的．     

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.     

Stationary and drifting spiral waves of excitation in isolated cardiac muscle.

Excitable media can support spiral waves rotating around an organizing centre. Spiral waves have been discovered in different types of autocatalytic chemical reactions and in biological systems. The so-called 're-entrant excitation' of myocardial cells, causing the most dangerous cardiac arrhythmias, including ventricular tachycardia and fibrillation, could be the result of spiral waves. Here we use a potentiometric dye in combination with CCD (charge-coupled device) imaging technology to demonstrate spiral waves in the heart muscle. The spirals were elongated and the rotation period, Ts, was about 180 ms (3-5 times faster than normal heart rate). In most episodes, the spiral was anchored to small arteries or bands of connective tissue, and gave rise to stationary rotations. In some cases, the core drifted away from its site of origin and dissipated at a tissue border. Drift was associated with a Doppler shift in the local excitation period, T, with T ahead of the core being about 20% shorter than T behind the core.     

涡旋波干涉振幅全息图的计算机制作

根据数学模型,借助计算机语言编程制作了涡旋波干涉的振幅全息图.结果表明:涡旋波分别与平面波和球面波干涉,形成叉形光栅和螺旋环形光栅全息图样,且图样分布随涡旋波拓扑荷值的变化而变化.当拓扑荷值由正整数变为负整数时,叉形光栅的开口方向和螺旋环的旋转方向发生反转;当拓扑荷值变为分数时,全息图样发生不同程度的位错.该全息图可作为振幅掩模或直接加载于液晶空间调制器,用于生成涡旋光束.     

间歇线性反馈抑制螺旋波和时空混沌

采用间歇线性反馈的方法研究了一类激发介质中螺旋波和时空混沌的抑制问题．采用系统的采样变量与Logistic混沌信号来驱动系统．数值计算表明：选择恰当的采样周期，在非常小的反馈增益和无噪声下，大约50～80个时间单位后就可以消除Fitzhugh-Nagumo和Panfilov模型所对应的稳定旋转的螺旋波和时空混沌，系统达到稳定均匀态（0，0）．在时空噪声下，稳定旋转的螺旋波变得膨胀稀疏，可观测到螺旋波破裂和新的斑图．