涨落作用下周期驱动的分数阶过阻尼棘轮模型的混沌输运现象

考虑涨落作用下周期驱动的过阻尼分数阶棘轮模型,通过模型的数值求解,研究确定性棘轮的混沌特性与噪声的作用对输运行为的影响,进而讨论过阻尼分数阶分子马达反向输运的机理.分析表明:随着势垒高度、势不对称性与模型记忆性的变化,随机棘轮的反向输运并不必然地要求确定性棘轮也反向输运;随着模型阶数的减小,亦即分数阻尼介质记忆性的增强,确定性棘轮在反向输运之前会经历一个周期倍化导致的混沌状态,但在噪声作用下,反向流的发生会提前,即混沌状态的确定性棘轮在噪声的作用下即可进行反向输运.也就是说,噪声能定性地改变棘轮的输运状态:从无噪声时的混沌运动到有噪声时的定向输运.这是过阻尼随机棘轮反向输运的一种机理,也是噪声在定向输运过程中发挥积极作用的一个体现.

分数阶Brown马达及其定向输运现象

选取幂函数作为广义Langevin方程的阻尼核函数,采用闪烁棘轮势,建立了过阻尼分数阶Brown马达模型.结合分数阶微积分的记忆性,分析了粒子在过阻尼分数阶Brown马达作用下的运动特性.研究发现,较之整数阶情形,过阻尼分数阶Brown马达也会产生定向输运现象,并且在某些阶数下会产生整数阶情形所不具有的反向定向流.此外,还讨论了阶数和噪声强度对系统输运速度的影响,发现当阶数固定时,其平均输运速度会随噪声变化出现随机共振;当噪声强度固定时,其输运速度会随阶数变化而振荡,即出现多峰的广义随机共振现象.

耦合分数阶布朗马达在非对称势中的输运

讨论了分数阶Frenkel-Kontorova模型的物理意义,并应用该模型刻画了耦合粒子链在记忆性介质中的输运现象,研究了各参数对粒子链运动状态的影响.数值仿真结果表明:系统的记忆性对粒子链的运动有显著影响,尤其出现了在非记忆性情况下所不具有的反向流.同时发现粒子链的平均流速会随耦合强度、分数阶的阶数变化而产生广义共振;此外,平均流速还会随噪声强度的变化出现广义随机共振现象.