非均匀可激发介质中的稀密螺旋波

董丽芳; 白占国; 贺亚峰

doi:10.7498/aps.61.120509

摘要

在非均匀可激发介质中,采用Barkley模型数值模拟了稀螺旋波和密螺旋波, 并对二者的动力学行为随参数的变化进行了研究. 结果发现:稀螺旋波的旋转频率随参数b的增加迅速减小,之后趋于饱和, 显示出不同于密螺旋波的行为;两种螺旋波的周期和波长随参数和非均匀区域尺寸R的增加而增加,相对稀螺旋波而言,密螺旋波的性质对R的依赖更为敏感; 稀螺旋波端点的波速随R的增加而减小,与密螺旋波波速变化趋势相反. 另外,由于非均匀区域的影响,当或b 超过某一临界值时,螺旋波臂上出现缺陷点.

关键词:

Abstract

Dynamic behaviors of sparse and dense spirals are investigated numerically based on a Barkley model in heterogeneous excitable media. It is found that the rotating frequency of sparse spiral wave decreases rapidly with b increasing and then tends to saturation, which is different from that of dense spiral wave. The period and wavelength of dense spiral wave increase with the increase of parameter or the size R of localized inhomogeneity, which depends more sensitively on the size R than those of sparse sprial wave. The change of the speed of dense spiral wave tip with R is opposite to that of the sparse spiral wave tip. In addition, inhomogeneous effect gives rise to a defect point in arm of each of the two spiral waves when or b increases above a critical value.

Keywords:

作者及机构信息

1.
河北大学物理科学与技术学院, 保定 071002

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10975043), 河北省自然科学基金(批准号: 2010000185)和河北省教育厅重点项目(批准号: ZD2010140).

Authors and contacts

1.
College of Physics Science and Technology, Hebei University, Baoding 071002, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10975043), the Natural Science Foundation of Hebei Province, China (Grant No. A2010000185), and the Key project of Department of Education of Hebei Province (Grant No. ZD2010140).

参考文献

[1]	Zaikin A N, Zhabotinsky A M 1970 Nature 225 535
[2]	Arthur T Winfree A 1991 Chaos 1 303
[3]	Barkley D 1994 Phys. Rev. Lett.72 164
[4]	Barkley D 1992 Phys. Rev. Lett. 68 2090
[5]	Ouyang Q 2000 Pattern Formation in Reaction-Diffusion Systems (Shanghai: Shanghai Scientific & Technological Education Publishing House) pp73--77 (in Chinese) [欧阳颀 2000 反应扩散系统中的斑图动力学 (上海: 上海科技教育出版社)第73---77页]
[6]	Krinsky V Hamm E Voignier V 1996 Phys. Rev. Lett. 76 3854
[7]	Ma J, Tang J 2011 Optimal Control for Patterns in Space-time System (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology Publishing House) pp104--130 (in Chinese) [马军, 唐军 2011 时空系统斑图优化控制 (武汉:华中科技大学出版社)第104--130页]
[8]	Ma J Zhang A H Tang J Jin W Y 2010 J. Bio. Sys. 18 243
[9]	Ma J, Tang J, Zhang A H Jia Y 2010 Sci. China Phys. Mech. Astron. 53 672
[10]	Ma J, Wu Y, Ying H P, Jia Y 2011 Chinese Sci. Bull. 56 151
[11]	Wang Q Y, Matjaz P, Duan Z S, Chen G R 2008 Phys. Lett. A 372 5681
[12]	Jimenez Z A, Marts B, Steinbock O 2009 Phys. Rev. Lett. 102 244101
[13]	Shajahan T K, Nayak A R, Pandit R 2009 PLoS ONE 4 e4738
[14]	Alberto P M, Vicente P M, Vicente P V 1998 Phys. Rev. E 58 R2689
[15]	Lin Z Y, Maskara B, Aguel F, Emokpae R, Tung Jr L 2006 Circulation 114 2113
[16]	Pazo D, Kramer L, Pumir A, Kanani S, Efimov I, Krinsky V 2004 Phys. Rev. Lett. 93 168303
[17]	Sungjae W, Jinhee H, Tae Yu K, Byung W B, Kyoung J L 2008 New Journal of Physics 10 015005
[18]	Zhang G Y, Ma J, Gan Z N, Chen Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6815 (in Chinese) [张国勇, 马军, 甘正宁, 陈勇 2008 57 6815]
[19]	Dai Y Wei H M, Tang G N 2010 Acta Phys. Sin. 59 5979 (in Chinese) [戴瑜, 韦海明, 唐国宁 2010 59 5979]
[20]	Wei H M, Tang G N 2011 Acta Phys. Sin. 60 040504 (in Chinese) [韦海明, 唐国宁 2011 60 040504]
[21]	Fu Y Q, Zhang H, Cao Z J, Zheng B, Hu G 2005 Phys. Rev. E 72 046206
[22]	Akihiro I, Marcel H, Konstantin A, Kenichi Y 2008 Phys. Rev. E 78 066216
[23]	Yuan G Y, Yang S P, Wang G R, Chen S G 2008 Chin. Phys. Soc. 17 1925
[24]	Joseph Tranquillo, Meghan Howes, 2008 Phys. Rev. E 78 051914
[25]	Biktashev V N Barkley D, Biktasheva I V 2010 Phys. Rev. Lett. 104 058302
[26]	Shajahan T K, Sitabhra S, Pandit R 2007 Phys. Rev. E 75 011929
[27]	Nattel S 2002 Nature 415 219
[28]	Marban E 2002 Nature 415 213
[29]	Xu L D, Qu Z L, Di Z R 2009 Phys. Rev. E 79 036212
[30]	Biktashev I V Barkley D, Biktashev V N, Bordyugov G V, Foulkes A J 2009 Phys. Rev. E 79 056702
[31]	Barkley D 1991 Physica D 49 61

施引文献

[1]	Zaikin A N, Zhabotinsky A M 1970 Nature 225 535
[2]	Arthur T Winfree A 1991 Chaos 1 303
[3]	Barkley D 1994 Phys. Rev. Lett.72 164
[4]	Barkley D 1992 Phys. Rev. Lett. 68 2090
[5]	Ouyang Q 2000 Pattern Formation in Reaction-Diffusion Systems (Shanghai: Shanghai Scientific & Technological Education Publishing House) pp73--77 (in Chinese) [欧阳颀 2000 反应扩散系统中的斑图动力学 (上海: 上海科技教育出版社)第73---77页]
[6]	Krinsky V Hamm E Voignier V 1996 Phys. Rev. Lett. 76 3854
[7]	Ma J, Tang J 2011 Optimal Control for Patterns in Space-time System (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology Publishing House) pp104--130 (in Chinese) [马军, 唐军 2011 时空系统斑图优化控制 (武汉:华中科技大学出版社)第104--130页]
[8]	Ma J Zhang A H Tang J Jin W Y 2010 J. Bio. Sys. 18 243
[9]	Ma J, Tang J, Zhang A H Jia Y 2010 Sci. China Phys. Mech. Astron. 53 672
[10]	Ma J, Wu Y, Ying H P, Jia Y 2011 Chinese Sci. Bull. 56 151
[11]	Wang Q Y, Matjaz P, Duan Z S, Chen G R 2008 Phys. Lett. A 372 5681
[12]	Jimenez Z A, Marts B, Steinbock O 2009 Phys. Rev. Lett. 102 244101
[13]	Shajahan T K, Nayak A R, Pandit R 2009 PLoS ONE 4 e4738
[14]	Alberto P M, Vicente P M, Vicente P V 1998 Phys. Rev. E 58 R2689
[15]	Lin Z Y, Maskara B, Aguel F, Emokpae R, Tung Jr L 2006 Circulation 114 2113
[16]	Pazo D, Kramer L, Pumir A, Kanani S, Efimov I, Krinsky V 2004 Phys. Rev. Lett. 93 168303
[17]	Sungjae W, Jinhee H, Tae Yu K, Byung W B, Kyoung J L 2008 New Journal of Physics 10 015005
[18]	Zhang G Y, Ma J, Gan Z N, Chen Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6815 (in Chinese) [张国勇, 马军, 甘正宁, 陈勇 2008 57 6815]
[19]	Dai Y Wei H M, Tang G N 2010 Acta Phys. Sin. 59 5979 (in Chinese) [戴瑜, 韦海明, 唐国宁 2010 59 5979]
[20]	Wei H M, Tang G N 2011 Acta Phys. Sin. 60 040504 (in Chinese) [韦海明, 唐国宁 2011 60 040504]
[21]	Fu Y Q, Zhang H, Cao Z J, Zheng B, Hu G 2005 Phys. Rev. E 72 046206
[22]	Akihiro I, Marcel H, Konstantin A, Kenichi Y 2008 Phys. Rev. E 78 066216
[23]	Yuan G Y, Yang S P, Wang G R, Chen S G 2008 Chin. Phys. Soc. 17 1925
[24]	Joseph Tranquillo, Meghan Howes, 2008 Phys. Rev. E 78 051914
[25]	Biktashev V N Barkley D, Biktasheva I V 2010 Phys. Rev. Lett. 104 058302
[26]	Shajahan T K, Sitabhra S, Pandit R 2007 Phys. Rev. E 75 011929
[27]	Nattel S 2002 Nature 415 219
[28]	Marban E 2002 Nature 415 213
[29]	Xu L D, Qu Z L, Di Z R 2009 Phys. Rev. E 79 036212
[30]	Biktashev I V Barkley D, Biktashev V N, Bordyugov G V, Foulkes A J 2009 Phys. Rev. E 79 056702
[31]	Barkley D 1991 Physica D 49 61

[1]	邓凌云, 谢增辉, 王路. 径向电脉冲对钉扎螺旋波的脱钉研究. , 2023, 72(6): 068202. doi: 10.7498/aps.72.20221784
[2]	潘军廷, 何银杰, 夏远勋, 张宏. 极化电场对可激发介质中螺旋波的控制. , 2020, 69(8): 080503. doi: 10.7498/aps.69.20191934
[3]	韦宾, 唐国宁, 邓敏艺. 具有早期后除极化现象的可激发系统中螺旋波破碎方式研究. , 2018, 67(9): 090501. doi: 10.7498/aps.67.20172505
[4]	李伟恒, 潘飞, 黎维新, 唐国宁. 非对称耦合两层可激发介质中的螺旋波动力学. , 2015, 64(19): 198201. doi: 10.7498/aps.64.198201
[5]	潘飞, 黎维新, 王小艳, 唐国宁. 用低通滤波方法终止心脏组织中的螺旋波和时空混沌. , 2015, 64(21): 218202. doi: 10.7498/aps.64.218202
[6]	李伟恒, 黎维新, 潘飞, 唐国宁. 两层耦合可激发介质中螺旋波转变为平面波. , 2014, 63(20): 208201. doi: 10.7498/aps.63.208201
[7]	陈醒基, 乔成功, 王利利, 周振玮, 田涛涛, 唐国宁. 间接延迟耦合可激发介质中螺旋波的演化. , 2013, 62(12): 128201. doi: 10.7498/aps.62.128201
[8]	袁国勇, 张焕, 王光瑞. 多可激性障碍下的螺旋波动力学. , 2013, 62(16): 160502. doi: 10.7498/aps.62.160502
[9]	陈醒基, 田涛涛, 周振玮, 胡一博, 唐国宁. 通过被动介质耦合的两螺旋波的同步. , 2012, 61(21): 210509. doi: 10.7498/aps.61.210509
[10]	周振玮, 陈醒基, 田涛涛, 唐国宁. 耦合可激发介质中螺旋波的控制研究. , 2012, 61(21): 210506. doi: 10.7498/aps.61.210506
[11]	黎广钊, 陈永淇, 唐国宁. 三层弱循环耦合可激发介质中螺旋波动力学. , 2012, 61(2): 020502. doi: 10.7498/aps.61.020502
[12]	钱郁. 时空调制对可激发介质螺旋波波头动力学行为影响及控制研究. , 2012, 61(15): 158202. doi: 10.7498/aps.61.158202
[13]	韦海明, 唐国宁. 离散可激发介质中早期后去极化对螺旋波影响的数值研究. , 2011, 60(3): 030501. doi: 10.7498/aps.60.030501
[14]	韦海明, 唐国宁. 交替行为对螺旋波影响的数值模拟研究. , 2011, 60(4): 040504. doi: 10.7498/aps.60.040504
[15]	唐冬妮, 张旭, 任卫, 唐国宁. 可激发介质中环形异质介质导致自维持靶波. , 2010, 59(8): 5313-5318. doi: 10.7498/aps.59.5313
[16]	戴瑜, 韦海明, 唐国宁. 非均匀激发介质中螺旋波的演化. , 2010, 59(9): 5979-5984. doi: 10.7498/aps.59.5979
[17]	戴瑜, 唐国宁. 离散可激发介质激发性降低的几种起因. , 2009, 58(3): 1491-1496. doi: 10.7498/aps.58.1491
[18]	尹小舟, 刘勇. 非连续反馈控制激发介质中的螺旋波. , 2008, 57(11): 6844-6851. doi: 10.7498/aps.57.6844
[19]	张国勇, 马军, 甘正宁, 陈勇. 非均匀可激介质中的螺旋波. , 2008, 57(11): 6815-6823. doi: 10.7498/aps.57.6815
[20]	马军, 靳伍银, 李延龙, 陈勇. 随机相位扰动抑制激发介质中漂移的螺旋波. , 2007, 56(4): 2456-2465. doi: 10.7498/aps.56.2456

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