Автоволны

Явление пространственно-временной упорядоченности представляет собой автоволны и автоколебания, которые поддерживаются оттоком энтропии [c.65]

Синергетика рассматривает автово]товые процессы, возникающие при переходах устойчивость-неустойчивость-устойчивость, как имеющих иерархическую природу и возникающих при достижении управляющим параметром критического значения. Они проявляю тся в виде стационарных, периодических волн, обладающих в неравновесных системах свойсгвами автоволн их характеристики не зависят oi начальных и краевых условий и линейных размеров системы. В синергетических системах автоволны возникают как естественное свойство активной среды, в которой запасена скрытая энергия и набегающая волна служит средством к ее высвобождению, что в свою очередь является [c.252]

Разнообразие волновых сгруктз р в активных средах проявляется и в сложных структурах конденсированных сред. Следует прежде всего рассмотреть аналогию волновой картины пластической деформации при упругопластическом переходе и вихреобразования движущейся в трубе жидкости при переходе от. таминарного течения к турбулентному. Это,чу неравновесному фазовому переходу отвечает критическое число Рейнольдса. С другой стороны, переход от упругой деформации (аналог ламинарного течения) также является неравновесным фазовым переходом, который возникает в результате потери упругой устойчивости деформируемой конденсированной среды, что проявляется на-различных масштабных уровнях. В обоих случаях переход структуры из одного устойчивого состояния в другое сопровождается порождением автоволн как способа диссипации энергии средой в критических точках. [c.346]

Другим показательным примером автоволно-вой природы пластической деформации, поддающейся Рис. 7.3. Модельная кривая напряжение-деформация, наблюдению на макроуров-описывающая эффект прерывистой текучести (на не, является эффект Порте-врезке соответствующая заьнсимость напряжения те- вина-Ле-Шателье (прерыви-чения от скорости пластической деформации [200] течение). Он связан с [c.351]

Существенно новым явлением, сопровождающим анодное оксв дирование было обнаружение автоволн светоэмиссии и формирование при этом диссипативных структур в оксиде. Данные явления научались на алюминии морок А-99, А-5, а также сплавах АМц и АМг-2, электрохимическое оксидирование которых проводилось в растворах на основе борной кислоты. [c.169]

Автоволны наблюдались на образцах из фольги толщиной не свыше 200 мкм, при этом имеет место их прохождение с обеих сторон совершенно идентичным образом, т.е. в виде фронта шириной 1,5-ь2,0мм со скоростью 3- -5 мм/с. [c.169]

АВТОВОЛНЫ — разновидность самоподдерживающих-ся волн в активных, т. е. содержащих источники энергии, средах (распределённых системах). Первоначально термин А. предназначался для любых видов автоколебат. процессов в системах с распределёнными параметрами, но затем стал применяться гл. обр. к таким процессам, где с волной переносятся лишь относительно малые порции энергии, необходимые для синхронизации, последоват. запуска или переключения элементов активной среды. В той же степени, как и в обычных автоколебаниях, характер установившегося движения в целом определяется (с точностью до фазы) свойствами системы и не зависит от нач. условий, локальная структура А. оторвана и от начальных, и от граничных условий. В простейших случаях А. описываются нелинейным параболич. (диффузионным) ур-нием [c.11]

Рис. 1. Концентрические автоволны в химически активной сред< , исходящие из точечного источника — ведущего центра. Период следования волн Т 5э с, длина во.пны Я< 0,5э см, интервалы между кадрами 4 с. спорость волн i =sl),01 см/с.

В нек-рых хим. и бнологич. системах возможны своеобразные двумерные и трёхмерные автоволны в виде неподвижных источников в произвольных, ничем не выделенных точках среды или вращающихся спиральных структур — ревербераторов, к-рые, возможно, ответственны за возникновение фибрилляций сердца. [c.327]

Взаимодействие автоволн происходит принципиально нелинейным образом. Две автоволны (В. пламени, хим. 327 [c.327]

В линейных средах случайные волновые процессы обязаны существованием наличию шумовых источников, действие к-рых онисывается, напр., случайной ф-цией в правой части волнового ур-нин (5). В нелинейных системах случайные поля могут возникать в результате взаимодействия В. Напр., при одноврем. выполнении резонансных условий для мн. гармонич. нормальных В. возникают сложные многокаскадные взаимодействия, перераспределяющие анергию по спектру вплоть до стохастизации процесса, т, е, образования ансамбля В. со случайными фазами и амплитудами — волновой турбулентности. Для поддержания такого ансамбля в реальной среде с диссипацией необходимы источники энергии — внешние или внутренние. В ряде случаев, однако, источники и стоки энергии действуют в одних областях спектра, а нелинейный обмен энергией между В.— в других (т. н. инерционных интервалах), что существенно облегчает описание волновой турбулентности. Ло-видимому, эго относится, в частности, к онредел, участкам спектра развитого ветрового волнения на морской поверхности, турбулизованной плазмы и др. Стохастич. поведение могут обнаруживать и ансамбли солитонов. Сохраняя структуру, солитоны случайным образом меняют взаимное расположение за счёт многократных взаимодействий между собой и с источником энергии (накачкой). Возможны также случайные ансамбли автоволн. [c.328]

На отрезке длины L может существовать несколько (много) разл. периодич. Д. с., реализация каждого решения зависит от истории возникновения Д. с. Контрастные Д. с. весьма чувствительны к малым неоднородностям пространства, поэтому могут возникать достаточно стабильные непериодич. Д. с. (в к-рых длины плавных участков различны). Теорию Д. с. используют для качественного описания явлений самоорганизации в природе. В частности, в биофизике её применяют для описания спонтанного возникновения структуры при развитии организма (морфогенез), пространственно неоднородного распределения особей в экологии в структуры колоний у ряда микроорганизмов. Теория Д. с. входит как существ, часть в синергетику и теорию автоволн. [c.654]

Н. у. м. ф. возникают также как результат применения приближения Хартри — Фека к многочастичным квантовомеханич. системам и имеют в этом качестве применения в атомной В ядерной физике. Еще одним источником Н. у. м. ф. является хим. физика. Это— Н. у. диффузии, описывающие волны горения и детонации, а также колебат. хим. реакции (см. Автоволны). К ним примыкают возникшие в биофизике ур-ния, описывающие распространение импульса по нервному волокну. Ур-ния этих типов возникают в задачах о самоорганизации (см. Синергетика) и диссипативных структурах. [c.315]

Пример Н. ф. п. — возникновение лазерной генерации. С термодинамич. точки зрения лазер представляет собой неравновесную систему, т. к. она включает в себя атомы и ноле, к-рые связаны с резервуарами, имеющими раал. темп-ры. При слабой накачке активные атомы излучают независимо друг от друга. С увеличением накачки лазер переходит в когерентное состояние, в к-ром все атомы излучают в фазе. При этом обнаруживается аналогия с фазовыми переходами 2-го рода. Подобная аналогия имеет место при Н. ф. п. и в др. системах физических (образование конвективных ячеек Бенара возникновение осцилляций напряжённости алектрич. поля в диоде Ганна), химических (появление автоколебаний и автоволн при хим. реакциях), биологических (переход в режим ритмич. активности нейтронных ансамблей образование неоднородных структур ври морфогенезе) и т. д. Рассмотрение этих явлений в рамках единого подхода, использующего Ландау теорию фазовых переходов и теорию нелинейных колебаний и волн, составляет основу синергетики. [c.329]

Третий вид источника — ведущий центр (источник эха), к-рый появляется в среде, неоднородной по реф-ракторности или порогу возбуждения. В этом случае на неоднородности возникает отражённая волна (эхо). Наличие подобных источников волн приводит к появлению сложных режимов возбуждения, исследуемых в теории автоволн. [c.333]

Наиб, интересные свойства О. с, выявляются при нелинейных процессах, когда в О. с. возможно осуществление термодинамически устойчивых неравновесных (в частном случае стационарных) состояний, далёких от состояния термодинамич, равновесия и характеризующихся определённой пространственной или временной упорядоченностью (структурой), к-рую наз. диссипативной, т. к. её существование требует непрерывного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Нелинейные процессы в О. с. и возможность образования диссипативных структур исследуют на основе ур-ний хим. кинетики баланса скоростей хим, реакций в системе со скоростями подачи реагирующих веществ и отвода продуктов реакций. Накопление в О. с, активных продуктов реакций или теплоты может привести к автоколебательному (самоподдерживающемуся) режиму реакций. Для этого необходимо, чтобы в системе реализовалась положительная обратная связь ускорение реакции под воздействием либо ее продукта (хим. автокатализ), либо теплоты, выделяющейся при реакции. Подобно тому как в колебат. контуре с положит, обратной связью возникают устойчивые саморегулирующиеся незатухающие колебания (автоколебания), в хим. О. с. с положит, обратной связью возникают незатухающие саморегулирующиеся хим. реакции, Автока-талитич. реакции могут привести к неустойчивости хим. процессов в однородной среде и к появлению у О. с. ста-ционарны.х состояний с упорядоченным в пространстве неоднородным распределением концентраций. В О. с. возможны также концентрац. волны сложного нелинейного характера (автоволны.). Теория О. с. представляет особый интерес для понимания физ.-хим. процессов, лежащих в основе жизни, т. к. живой организм — это устойчивая саморегулирующаяся О. с., обладающая высокой организацией как на молекулярном, так и на макроскопич. уровне. Подход к живым системам как к О. с., в к-рых протекают нелинейные хим. реакции, создаёт новые возможности для исследования процессов молекулярной самоорганизации на ранних этапах появления жизни. [c.488]

Наряду с термином С> для обозначения данного направления широко употребляются такие названия, как нелинейная неравновесная термодинамика, теория самоорганизации, теория автоволн, подчёркивающие выбор объекта или метода исследования. [c.524]

Терентьевым [220] было обращено внимание на то, что образованию площадки текучести предшествует образование пластически деформированного приповерхностного слоя размером порядка одного— трех размеров зерна. Распространение автоволн пластической деформации возможно при совместном развитии процессов неустойчивости, вызывающих резкую активизацию пластического течения и упрочнения, способствующего демпфированию течения и возврату [218]. При этом деформируемый материал следует рассматривать как активную среду [180]. В простейшем случае [218] скорость пластической деформации контролируется, с одной стороны, изменением плотности подвижных дислокаций р вследствие размножения аннигиляции, а с другой — обратными напряжениями ст, (функция а, конкретизируется той или иной моделью упрочнения). Тогда система управляющих уравнений имеет следующий вид [218] [c.124]

Учитывая, что, согласно (99), скорость пластического течения у = Ьрм (скорость подвижных дислокаций ) (а-а, )" )> система (136), (137) при фиксированных внешних напряжениях а описывает распространение вдоль деформируемого образца автоволны в виде подвижной полосы локализованного течения [218]. [c.124]

При воздействии на поверхность металла лучом КПЭ обнаружены следующие особенности автоволн [571], позволяющие создавать самоорганизующиеся технологии [c.359]

Автоволны представляют собой самоподдерживающиеся сигналы, которые индуцируют процессы локального высвобождения запасенной в среде энергии, затрачивающейся на инициирование аналогичных процессов в соседних областях. Автоволны такого типа выделены в особый класс по той причине, что они резко отличаются от волн других типов (электромагнитных, механических и др.), которые сходны только по одному лишь свойству — свойству огибать препятствия (дифрагировать). [c.101]

КРИТИЧЕСКАЯ МАКРОСКОПИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ РОСТА ТРЕЩИНЫ И АВТОВОЛНЫ [c.130]

С позиций синергетики нестабильность разрушения можно связать с автоволнами, обеспечивающими самоорганизацию процесса диссипации энергии. Автоволнами принято называть волны, распространяющиеся в активных средах, т. е. в средах с распределенными запасами энергии [97]. Материалы, находящиеся под нагрузкой, являются именно такими средами. Для наглядности сравним распространение трещины в трубопроводе и волны горения в бикфордовом шнуре, подожженном с одного конца. Бегущую вдоль шнура волну горения обычно рассматривают как автоволну, в процессе распространения которой вещество шнура из высокоэнергетического состояния переходит в низкоэнергетическое состояние (пепел и газы), причем часть энергии в этом процессе рассеивается, а другая расходуется на возбужде- [c.130]

Таким образом, условием, определяющим самоорганизацию системы, является выделение энергии упругой деформации критической плотности, что приводит к образованию автоволн. [c.131]

Коломенский АлЛ. Акустические автоволны в светопоглощающей среде // Акуст. журн. 1989. Т. 35, вып. 2-С. 370-372. [c.224]

Фазовые переходы второго рода можно, следуя Ландау, описывать введением параметра упорядочения. Аналогичный подход используется для описания возникновения ячеек Бенара в подогреваемом снизу слое жидкости. На этих примерах видно, что появление порядка и новой симметрии связано с возрастанием некоторого физического параметра упорядочения существенно выше первоначального теплового уровня. При развитии неустойчивости жидкости — это макроскопические параметры жидкости скорость, плотность, температура. Химические автоволны могут описываться в терминах концентраций, участвующих в реакции веществ. [c.341]

С точки зрения биофизики чрезвычайно интересны когерентные образования в диссипативных неравновесных средах — диссипативные структуры и автоволны . Примерами таких автоволн и диссипативных структур служат волны горения, импульсы возбуждения в нервных и мышечных волокнах, пространственно-временное изменение численности в популяциях организмов, концентрационные волны в автокаталитических химических реакциях. Основная особенность этих пространственно-временных структур заключается в том, что они слабо зависят от свойств источника неравновесности, граничных условий и начального состояния среды. Диссипативные структуры в неравновесных средах сейчас представляют собой чрезвычайно привлекательный объект исследования как одна из наиболее типичных и естественных форм самоорганизации. [c.16]

Довольно быстро выяснилось, что возникновение сложных образований в нелинейных средах или пространственных ансамблях различной природы описывается сходными математическими моделями и решениями [5, 6, 9]. Это позволило (как уже не раз было в теории колебаний и волн) перенести опыт и знания, накопленные, например, при исследовании реакции горения, на анализ распространения популяций в экологической задаче или распространения возбуждения в сердечной ткани. В результате выработались новые понятия и образы диссипативная структура, бегущий импульс, ревербератор и т. д. - и начали выкристаллизовываться основные универсальные модели, описывающие возникновение и существование структур [7, 8, 15, 19-21, 29, 33, 34]. Фактически возникло новое направление в нелинейных науках , которое называют неравновесной термодинамикой [5, 2], синергетикой [6, 28], теорией самоорганизации [9, 27], теорией автоволн [7, 30]. [c.513]

Жаботинский А. М. Концентрационные волны.—М. На ,ка. 1974. Жаботинский А. М. Автоволны в биофизике.— В сб. Нелинейные волны. Самоорганизация.—М. Наука, 1983. [c.405]

Иваницкий Г. Р., Кринский В. И., Морнев О. А. Автоволны новое на перекрестках наук.— В сб. Кибернетика живого. Биология и информация.— М. Наука, 1984, с. 24—37. [c.405]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...