Exploration for Complex Dynamics of Particle Patterns in Dissipative Systems

耗散系统中粒子模式复​​杂动力学的探索

基本信息

  • 批准号:
    16204008
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2007
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Particle patterns mean any spatially localized structures sustained by the balance between inflow and outflow of energy/material which arise in the form of chemical blob, discharge pattern, morphological spot, and binary convection cell. These are modeled by typically three-component reaction diffusion systems or a couple of complex GL equations With concentration field.Strong interaction such as collision among particle patterns is a big challenge, since dissipative systems do not have many conservative quantities. Unlike weak-interaction through tails of those objects, there are so far no Systematic methods to handle them partly because of large deformation of patterns during the collision process. We present a new approach to clarify a backbone structure behind the complicated transient collision process A key ingredient lies in a hidden network of unstable, solutions called scattors which play a crucial role to understand the input-output relation for collision process (namely the relation of two dynamics before and after collision).More precisely, the associated network of scattors via heteroclinic connections forms a backbone for the whole collisional dynamics. The viewpoint of scattor network seems quite useful for many classes of model systems including reaction-diffusion systems, CGLE, and binary fluid convection.Another interesting achievement is that the above viewpoint from a network of unstable patterns also works quite well in order to understand the propagating manner of waves in heterogeneous media. There appear defects induced by heterogeneities and propagation of particle patterns is equivalent to the collision problem between particle patterns and defects. In both cases, reduction PDE to finite dimensional system is possible, which allows us to make most of the numerical results rigorous.
粒子模式是指由能量/物质的流入和流出之间的平衡维持的任何空间局部结构,其以化学团、放电模式、形态斑点和二元对流单体的形式出现。这些都是由典型的三组分反应扩散系统或一对复杂的GL方程与浓度场来模拟的。强相互作用,如粒子模式之间的碰撞是一个很大的挑战,因为耗散系统没有太多的保守量。与通过这些物体尾部的弱相互作用不同,到目前为止还没有系统的方法来处理它们,部分原因是碰撞过程中图案的大变形。提出了一种新的方法来阐明复杂的瞬态碰撞过程背后的主干结构。关键成分在于一个隐藏的不稳定解网络,称为scattors,它对理解碰撞过程的输入输出关系起着至关重要的作用。(即碰撞前后两种动力学的关系)。更确切地说,通过异宿位连接的相关网络形成了整个碰撞动力学的主干。散射体网络的观点对于反应扩散系统、CGLE和二元流体对流等模型系统都是非常有用的,另一个有趣的发现是,从不稳定模式网络出发的上述观点对于理解波在非均匀介质中的传播方式也是非常有效的。粒子图案的传播等效于粒子图案与缺陷的碰撞问题。在这两种情况下,减少PDE有限维系统是可能的,这使得我们能够使大多数的数值结果严格。

项目成果

期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Destabilization of Fronts in a Class of Bistable Systems
一类双稳态系统中前沿的失稳
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A.Doelman;D.Iron;Y.Nishiura
  • 通讯作者:
    Y.Nishiura
"A transition from ascending flight to vertical hovering : A study of a symmetric flapping model
“从上升飞行到垂直悬停的转变:对称扑动模型的研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M.Iima;T.Yanagita
  • 通讯作者:
    T.Yanagita
非線形・非平衡現象の数理4 パターン形成とダイナミクス 第2章(三村昌泰編)
非线性/非平衡现象的数学4模式形成和动力学第2章(由Masayasu Mimura编辑)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    西浦 廉政;上山 大信
  • 通讯作者:
    上山 大信
Interacting Spots in reaction diffusion systems
反应扩散系统中的相互作用点
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    I.S.-I Ei;M.Mimura and M.Nagayama
  • 通讯作者:
    M.Mimura and M.Nagayama
Dynamics of the Localized Binary Fluid Convection Cells
局域二元流体对流单元的动力学
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J.Berndt;H.Tamaru;M. Iima and Y. Nishiura
  • 通讯作者:
    M. Iima and Y. Nishiura
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