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物理 1999年第3期28卷 129-130页

作者：王鹏业中国科学院物理研究所中国科学院凝聚态物理中心

提出了一种控制斑图（ｐａｔｅｒｎ）的新方法———空间微扰法．以一个光学系统为例，用这一微扰法成功地稳定、选择和跟踪了不稳定的卷形、方形和六角形斑图．这一具有普适性的新方法极易被应用到实际空间延展非线性系统中．

关键词：斑图控制空间微扰光光学系统非线性

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时空离散捕食系统斑图的自组织过程

科技创新导报 2020年第2期17卷 252-253页

作者：高自纯蔡增辉黄头生华北电力大学北京102206 商务部国际贸易经济合作研究院北京100011

本文主要针对一类Moore型扩散系统的Holling-Tanner捕食系统,通过数值模拟,对其空间密度分布斑图的自组织过程进行研究,发现随着时间参数t和时间步长τ的不同,捕食系统的空间斑图也会相应的发生转变,呈现出不同的类型.

关键词：捕食系统斑图自组织

具有避难效应和非局部被捕食效应的捕食系统斑图形态研究

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工程数学学报 2024年第4期41卷 727-740页

作者：王彩云李静杨瑞兰兰旺森忻州师范学院数学系忻州034000 山西财经大学应用数学学院太原030006

具有避难效应的捕食–食饵反应扩散模型是一类重要的种群动力学模型,其斑图形态为研究种群数量时空分布提供关键信息。建立了一个具有避难效应和非局部被捕食效应的Leslie-Gower捕食–食饵反应扩散模型。首先,通过线性稳定性分析和Turin... 详细信息

具有避难效应的捕食–食饵反应扩散模型是一类重要的种群动力学模型,其斑图形态为研究种群数量时空分布提供关键信息。建立了一个具有避难效应和非局部被捕食效应的Leslie-Gower捕食–食饵反应扩散模型。首先,通过线性稳定性分析和Turing失稳分析分别推导出正平衡点局部稳定及Turing失稳的条件。其次,通过数值模拟分别展示了食饵斑图形态随非局部被捕食效应和避难效应变化而演化的情况。最后,通过分析捕食者和食饵种群空间平均密度与非局部被捕食效应和避难效应参数的变化关系,研究表明:食饵种群数量随着非局部效应的增强而增大,捕食者种群数量随着非局部效应的增强而减少,说明非局部被捕食效应在促进食饵密度增长的同时,抑制捕食者种群的增长;捕食者和食饵种群的数量均随避难效应的增强而增大,说明较强避难效应对食饵种群具有庇护作用,并能促进捕食者和食饵种群持续共存。结论有助于人们更好地从数学层面理解非局部效应和避难效应对捕食者和食饵种群斑图形态影响的规律。

关键词：避难效应非局部被捕食效应斑图捕食者–食饵模型反应扩散系统

六边形边界条件下介质阻挡放电及氩气射流中斑图形成的实验研究

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六边形边界条件下介质阻挡放电及氩气射流中斑图形成的实验研究

作者：刘靖楠河北大学

学位级别：硕士

斑图是气体放电系统中规律性的结构,它一般通过系统微观参量之间一系列复杂的相互作用形成。斑图中流光的行为决定了活性粒子的空间分布,因此通过控制流光轨迹可以实现精确的局部表面处理,所以斑图形成研究对低温等离子体的应用具有重... 详细信息

斑图是气体放电系统中规律性的结构,它一般通过系统微观参量之间一系列复杂的相互作用形成。斑图中流光的行为决定了活性粒子的空间分布,因此通过控制流光轨迹可以实现精确的局部表面处理,所以斑图形成研究对低温等离子体的应用具有重要意义。研究发现,除了气体含量、外加电压等实验参量,边界条件也是影响斑图结构的重要因素之一。但是对大气压等离子体射流（Atmospheric pressure plasma jet,APPJ）作用于基底形成斑图的研究中,边界条件对斑图结构及形成机制的影响还未见报道。针对于此,本论文对边界条件下氩气大气压等离子体射流和介质阻挡放电（Dielectric barrier discharge,DBD）系统中的斑图形成进行了研究。论文主要研究内容如下。在氩气APPJ下游的水电极表面上,通过改变外加峰值电压（Applied peak voltage,Vp）和六边形边界的大小,观察到了六边形、条纹六边形、弥散点和条纹六角星斑图。结果表明,当Vp恒定时每个电压周期的放电次数不随边界的边长改变,但随着Vp的增加每个电压周期内正放电由一次逐渐增加为三次,负放电始终为一次。利用高速影像,对每个放电脉冲中斑图的时空演化进行了研究。此外,利用发射光谱研究了每个放电脉冲的电子密度、电子激发温度和氧原子浓度。通过分析放电轨迹中的残余粒子、电场分布、气体成分和电荷积累等因素对流光放电的影响,揭示了斑图的形成机制。利用由边界和水电极共同构成的双气隙氩气DBD装置,在宽气隙区域观察到了具有C4v对称性的三种斑图,包括暗点斑图、米字形斑图和井字形斑图。利用电学和光学方法,对这三种斑图的放电特性及其结构的时空相关性进行了研究。结果发现,暗点斑图是由中心暗点、亮环、外围的小暗点和均匀放电区域组成,且暗点斑图不同位置几乎同时放电（即对应一套子结构）。而另外两种斑图则是由中间亮点、边上亮点、对角顶点、竖线和对角线五种不同的瞬态亚晶格组成。这些研究结果对于DBD系统斑图的深入研究具有一定的参考价值,而且有助于理解其它领域的复杂斑图。

关键词：大气压等离子体射流介质阻挡放电斑图边界条件时空动力学发射光谱

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基于元胞自动机方法和博弈论的复杂系统分析

基于元胞自动机方法和博弈论的复杂系统分析

作者：李爽吉林大学

学位级别：硕士

复杂系统在许多领域中都具有重要的应用,因此对复杂系统的动力学行为以及演化规律的研究在社会科学、生态学、流行病学等具有重要的价值。本文基于元胞自动机方法和博弈论分析了复杂系统的演化行为,建立了“石头-剪刀-布”博弈模型和传... 详细信息

复杂系统在许多领域中都具有重要的应用,因此对复杂系统的动力学行为以及演化规律的研究在社会科学、生态学、流行病学等具有重要的价值。本文基于元胞自动机方法和博弈论分析了复杂系统的演化行为,建立了“石头-剪刀-布”博弈模型和传染病模型的复杂系统微观演化模型。具体的研究工作如下。首先,在二维元胞自动机网格上建立了“石头-剪刀-布”博弈模型,展示了复杂系统在简单规则演化下的自组织斑图。此外研究了调整收益矩阵中的参数变化对系统演化的影响。研究发现参数改变可以显著影响三种策略(石头、剪刀、布)的占比,在某些参数设置下,系统会出现自组织斑图,同时分析了系统产生自组织现象的参数临界值。大量数值实验验证了这些结果。其次,建立了基于元胞自动机方法的传染病微观演化模型——SLIRDS模型。考虑了个体的易感、潜伏期、感染期、康复和死亡等状态,并研究了免疫消失率的变化以及系统拓扑结构的变化对传染病传播的影响。研究发现,免疫消失率的增加可以显著提升传染病的爆发和传播速度;系统拓扑结构中长程连接的存在也增加了传染病爆发的风险。研究工作有利于深入理解复杂系统的演化行为,为分析和预测复杂系统的复杂行为提供了研究思路。论文的研究在一些实际问题上具有潜在的应用价值,可以利用研究结果来分析和预测社会博弈中决策者的行为模式,也可以为流行病的传播制定和优化防控措施,提供有价值的指导和决策支持。

关键词：复杂系统元胞自动机博弈论涌现自组织传染病模型斑图

局域浓度调控扩散系数的次氯酸-碘离子-丙二酸系统图灵斑图形成中的反常扩散

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物理学报 2014年第23期63卷 360-366页

作者：胡文勇邵元智中山大学物理科学与工程技术学院广州510275

通过数值模拟及振幅方程解析解方法,从实空间和倒空间分析了受局域浓度扩散系数调控下次氯酸-碘离子-丙二酸反应扩散系统图灵斑图形成的扩散机理.在零扩散系数调节下,斑图形成为典型的菲克扩散;而在负向正向扩散系数调节下,斑图的形成... 详细信息

通过数值模拟及振幅方程解析解方法,从实空间和倒空间分析了受局域浓度扩散系数调控下次氯酸-碘离子-丙二酸反应扩散系统图灵斑图形成的扩散机理.在零扩散系数调节下,斑图形成为典型的菲克扩散;而在负向正向扩散系数调节下,斑图的形成依赖欠扩散和超扩散.图灵系统的浓度稳态振幅对随机初始条件敏感性随局域浓度扩散调控系数k的增大而增加.

关键词：反应扩散系统斑图扩散机理

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介质阻挡放电蜂窝斑图形成过程的光谱研究

光谱学与光谱分析 2014年第4期34卷 915-918页

作者：董丽芳朱平杨京张玉河北大学物理科学与技术学院河北保定071002

采用光谱法,研究了氩气/空气混合气体介质阻挡放电中蜂窝斑图形成过程中等离子体参量的变化。实验发现,随着电压的增加,放电经历六边形点阵斑图及疏密点同心圆环斑图后,形成了蜂窝斑图。利用氮分子第二正带系(C^3Π_u→B^3Π_g)的发射... 详细信息

采用光谱法,研究了氩气/空气混合气体介质阻挡放电中蜂窝斑图形成过程中等离子体参量的变化。实验发现,随着电压的增加,放电经历六边形点阵斑图及疏密点同心圆环斑图后,形成了蜂窝斑图。利用氮分子第二正带系(C^3Π_u→B^3Π_g)的发射谱线、氩原子763.26 nm(2P_6→1S_5)与772.13 nm(2P_2→1S_3)两条谱线强度比法和氩原子696.57 nm(2P_2→1 S_5)谱线的展宽,分别研究了上述三种斑图的分子振动温度、电子激发温度和电子密度。结果发现:蜂窝斑图的分子振动温度和电子激发温度均高于六边形点阵斑图相应的温度,但其电子密度却比后者的电子密度低。实验还通过电容法,测量了放电斑图的放电功率,发现蜂窝斑图的放电功率远远高于六边形点阵斑图的放电功率。工作结果对于研究介质阻挡放电自组织斑图的形成机制具有重要意义。

关键词：介质阻挡放电斑图等离子体参量放电功率

介质阻挡放电系统中超四边形斑图形成的实验研究

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物理学报 2008年第9期57卷 5768-5773页

作者：董丽芳赵海涛谢伟霞王红芳刘微粒范伟丽肖红河北大学物理科学与技术学院保定071002

采用水电极介质阻挡放电装置,在氩气和空气的混合气体放电中,对超四边形斑图的形成进行了实验研究.发现随着外加电压的升高,斑图类型经历了四边形斑图、准超点阵斑图、超四边形斑图、条纹斑图或六边形斑图的演化顺序.对这些斑图进行了... 详细信息

采用水电极介质阻挡放电装置,在氩气和空气的混合气体放电中,对超四边形斑图的形成进行了实验研究.发现随着外加电压的升高,斑图类型经历了四边形斑图、准超点阵斑图、超四边形斑图、条纹斑图或六边形斑图的演化顺序.对这些斑图进行了傅里叶谱分析,得到了空间模式随电压的变化关系.此外,在外加电压升高的过程中,出现了具有不同空间尺度的两种超四边形斑图,它们满足不同的驻波条件.分析了壁电荷在超四边形斑图形成中的作用.实验测量了斑图类型随气隙间距和外加电压变化的相图以及超四边形斑图随气隙间距和气隙气压变化的相图.测量了击穿电压和超四边形斑图的产生电压随空气含量变化关系,发现随着空气含量的增大,击穿电压和超四边形斑图的产生电压都逐渐增大.

关键词：介质阻挡放电斑图壁电荷放电参量

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介质阻挡放电斑图中放电通道的相互作用研究

物理学报 2007年第3期56卷 1471-1475页

作者：董丽芳高瑞玲贺亚峰范伟丽李雪辰刘书华刘微粒河北大学物理科学与技术学院保定071002

在近大气压介质阻挡放电中,研究了六边形斑图的空间波长随放电参数的变化,仔细观察了稳定的六边形中放电通道的产生及运动行为.结果表明空间波长随电压增加而减小,变化曲线与放电间隙和气压有关.电压升高,边界处生成新的放电丝,位于六... 详细信息

在近大气压介质阻挡放电中,研究了六边形斑图的空间波长随放电参数的变化,仔细观察了稳定的六边形中放电通道的产生及运动行为.结果表明空间波长随电压增加而减小,变化曲线与放电间隙和气压有关.电压升高,边界处生成新的放电丝,位于六边形最外层顶点处新生成的放电丝沿径向运动,而位于六边形边长上新生成的放电丝的运动方向平行于距其最近的C2轴(过六边形顶点).继续升高电压,放电丝变为条状进而形成螺旋波或靶波.在观察实验结果和分析放电丝受力的基础上,认为放电区域可能存在一种类似二维库仑晶体中存在的约束势.

关键词：介质阻挡放电斑图放电通道约束势

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介质阻挡放电中四边形发光斑图的时空结构

高电压技术 2012年第7期38卷 1582-1587页

作者：董丽芳申中凯王永杰闫冬梅李犇仝国良河北大学物理科学与技术学院保定071002 河北省光电信息材料重点实验室保定071002

为了研究介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)中四边形发光斑图的时空结构,采用高速相机,首次在外加电压的半个周期内,对此斑图进行了时空分辨研究。在空气-氩气介质阻挡放电中,随着外加电压的增加,放电丝的分布经历了随机... 详细信息

为了研究介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)中四边形发光斑图的时空结构,采用高速相机,首次在外加电压的半个周期内,对此斑图进行了时空分辨研究。在空气-氩气介质阻挡放电中,随着外加电压的增加,放电丝的分布经历了随机放电丝—六边形斑图—四边形斑图—混沌的转变过程。经长时间观察发现,四边形斑图非常稳定。在外加电压的每半个周期内,四边形斑图相应的放电电流由2个明显的脉冲组成。实验采用高速相机,分别在2个电流脉冲时间内对放电过程进行了拍照,结果发现每个电流脉冲分别对应1套稀疏的四边形子点阵发光斑图,2套子点阵互相嵌套形成所观察到的四边形发光斑图。

关键词：介质阻挡放电(DBD) 斑图壁电荷时空结构高速相机子点阵