Detecting barrier to cross-jet Lagrangian transport and its destruction in a meandering flow
本文研究了二维弯曲层流不可压流运动学模型中被动标量的横向喷流输运，该模型被认为能产生混沌混合。我们开发了一种方法，用于检测障碍物的交叉射流运输相空间，这是一个物理空间，我们的模型。使用非扭曲映射理论的工具，我们构建了一个中心不变曲线，并计算其特性，可以很好地指示存在一个中心传输障碍，它的强度和拓扑结构。计算分形维数，长度和缠绕数的曲线在参数空间中，我们详细研究了它的几何形状的变化和破坏所造成的局部分岔和一个全球分岔称为重连接的共振分离。对于奇共振和偶共振，重连的情形是不同的。中心不变曲线与有理和无理（贵族）值的缠绕数安排成层次系列，这是描述的连分数。在参数空间中，中心输运势垒的破坏有两种方式：沿着缠绕数为有理值的共振分叉曲线运动时，以及沿着缠绕数为有理值的曲线运动时.
2009-04-01 nlin.CD physics.ao-ph
Geodesic Transport Barriers in Jupiter's Atmosphere: A Video-Based Analysis
木星的纬向喷流和大红斑在静止图像中是众所周知的。然而，这颗行星的大气层是高度不稳定的，这表明描绘其主要特征的实际物质运输障碍应该是时间依赖的。罕见的木星云的视频片段提供了一个机会，以验证这一预期的光学重建速度场。然而，可用的视频，提供短时间和时间上的非周期性速度场，无视经典的动力系统分析集中在渐近特征。为此，我们在这里使用最近的测地线运输障碍理论，揭示从美国宇航局卡西尼号太空任务捕获的视频中提取的风场中的有限时间混合障碍。更广泛地说，这里描述的方法提供了一个系统的和帧不变的方式来提取动态相干结构的时间分辨远程观测的非稳定连续。
2015-04-20 nlin.CD
Classical and Quantum Transport Through Entropic Barriers Modelled by Hardwall Hyperboloidal Constrictions
本文研究了二维和三维空间中双曲面硬壁收缩引起的熵垒量子输运。使用的薛定谔方程和经典的运动方程，这些几何形状的可分离性，我们详细研究了量子传输概率和相关的量子共振，并将它们与经典的相结构，管理通过压缩的运输。这些经典的相结构相比，类似的结构，最近才被证明，在光滑系统中的反应型动力学。虽然本文所研究的系统是特殊的，由于他们的可分性，他们可以作为一个指导，以研究熵的障碍，导致不可分的动力学收缩的几何形状。
2008-12-02 nlin.CD
Area-preserving maps models of gyro-averaged ${\bf E} \times {\bf B}$ chaotic transport
离散映射已被广泛用于模拟等离子体和流体中的二维混沌输运。在这里，我们专注于面积保持地图描述有限拉莫尔半径（FLR）的影响${\bf E} \times {\bf B}$在磁化等离子体与静电漂移波扰动的纬向流混沌输运。FLR效应包括陀螺平均的地图，根据纬向流剖面，可以有单调或非单调的频率的哈密顿。在零Larmor半径的极限下，单调频率映射退化为标准Chirikov-Taylor映射，而在非单调频率的极限下，单调频率映射退化为标准非扭曲映射.我们表明，在这两种情况下，FLR导致混沌抑制，不动点的稳定性的变化，和鲁棒性的运输障碍。FLR效应也负责相空间拓扑结构和带状流分叉的变化。基于递归时间统计的动力系统方法被用来量化依赖于拉莫尔半径的阈值的破坏运输障碍。
2014-09-10 nlin.CD physics.plasm-ph
Barriers to Transport and Mixing in Volume-Preserving Maps with Nonzero Flux
在本文中，我们确定的几何结构，限制运输和混合扰动的可积保体积系统与非零净流量。与KAM环面不同，这些物体不能延续到可积系统中存在的环面，而是由共振产生的，并且具有可收缩的方向。我们引入了一个非常简单的算法来分析这些地图的行为，并获得定量性质的环面。特别是，我们提出的断言关于逃逸时间的无界轨道，丰富的环面的分布，和共振区域的大小。
2014-06-29 nlin.CD
Detecting barriers to transport: A review of different techniques
我们回顾和讨论了一些不同的技术来描述流体中的局部色散特性。最近的拉格朗日诊断，有限尺度李雅普诺夫指数（FSLE）的基础上，并与有限时间李雅普诺夫指数（FTLE），Okubo-Weiss（OW）和华-克莱因（HK）的标准。我们表明，OW和HK是一个限制的情况下的FTLE，和FSLE是最有效的方法用于检测存在的横流障碍。我们说明我们的研究结果，考虑两个例子的地球物理学的兴趣：一个运动学的蜿蜒射流模型，平流层环流的拉格朗日示踪剂。
2001-02-19 nlin.CD
Universal Quantum Localizing Transition of a Partial Barrier in a Chaotic Sea
一般的2D哈密顿系统在其混沌相空间中具有限制经典输运的部分障碍。如果普朗克常数h大于经典通量h >> Phi，则量子力学上的输运被抑制，使得波包和态被局域化。相比之下，对于h << Phi，模拟经典输运。设计一个具有可控通量Phi的隔离部分势垒的量子映射是研究从这种形式的量子局域化到模拟经典输运的过渡的关键。据观察，量子输运遵循一个通用的过渡曲线作为预期的标度参数Phi/h的函数。我们发现这条曲线是对称的Phi/h=1，具有两个数量级的宽度Phi/h，并表现出没有量化的步骤。我们建立了局部耦合的相关性，改进了以往依赖于全局耦合的随机矩阵模型。事实证明，一个唯象的2x2模型给出了一个准确的分析描述的过渡曲线。
2012-10-23 nlin.CD
Quantum transport through partial barriers in higher-dimensional systems
针对高维哈密顿系统，研究通过部分势垒的量子输运，发现其遵循从量子抑制到模拟经典输运的普适转变，标度参数涉及通量、普朗克元胞尺寸和动力学局域化长度，并在耦合踢转子中数值验证。
2023-08-02 nlin.CD quant-ph
Mechanism of destruction of transport barriers in geophysical jets with Rossby waves
本文研究了海洋或大气中地球物理纬向急流动力学模型中中心输运障碍物在两个传播Rossby波作用下的破坏机制。我们开发了一种方法来计算中心不变曲线，这是一个指标存在的障碍。在Rossby波振幅的变化和混沌交叉射流运输的发生下，这条曲线的崩溃是由于在中央射流中产生随机层的特定共振。主要的结果是，有共振打破运输障碍，在意想不到的小值的振幅，可能有严重的影响，在海洋和大气中的混合和运输。在理论预测的特定波数值下，可以在旋转罐中的方位角射流和Rossby波的实验室实验中发现这种效果。
2012-02-02 nlin.CD physics.ao-ph
Transport barrier for the radial diffusion due to the ExB drift motion of guiding centers in cylindrical confinement geometry
我们考虑了由于ExB漂移运动在引导中心近似下的径向传输的测试粒子。使用一个明确的表达式来修改的静电势，我们表明，它是可能的，以构建一个传输势垒，抑制径向传输。我们提出了一种算法，用于实现这种局部修改计算从一个时空网格上已知的静电势。逃离由屏障限定的内部区域的颗粒的数量测量控制的效率。我们表明，控制是强大的，显示了显着减少径向运输，当应用与减少数量的探针对准一个圆圈。
2011-10-07 nlin.CD physics.plasm-ph
Partial barriers to chaotic transport in 4D symplectic maps
由于部分势垒的存在，哈密顿系统中的混沌输运往往受到限制，导致相位中不同区域之间的通量有限。典型地，在2D辛映射中最严格的部分障碍是基于康托环（cantorus）的，康托环是断裂的1D环面的康托集剩余。对于一个4D辛映射，我们建立了一个部分障碍的基础上，我们称之为cantorus-NHIM，一个正常的双曲不变流形（NHIM）的结构的cantorus。使用通量公式，我们确定了全球4D通量跨越部分障碍的基础上cantorus-NHIM近似高阶周期NHIM。此外，我们引入了一个本地的3D通量取决于沿共振通道，这是相关的存在下，缓慢的阿诺德扩散的位置。此外，对于由稳定流形和不稳定流形组成的部分屏障，我们利用周期NHIM来量化相应的通量。
2022-10-18 math.DS nlin.CD
Noble internal transport barriers and radial subdiffusion of toroidal magnetic lines
磁力线运动的单一轨迹表明持久性的中央保护等离子体核心，包围在一个双面运输障碍的混沌壳：后者被确定为由两个Cantori位于两个连续的“最高贵”的数值的扰动安全因子，并形成一个内部运输障碍（ITB）。成功穿过这个势垒的磁力线开始在一个广阔的混沌海中游荡，一直延伸到一个非常坚固的势垒（只要L<1），这个势垒在数学上被认为是等离子体边缘的坚固的KAM表面。在这种情况下，运动被证明是间歇性的，与长阶段的伪陷阱在混乱的壳，或坚持周围的岛屿遗迹，预期连续时间随机游走。
2002-05-31 nlin.CD physics.plasm-ph
Electronic transport in three-terminal chaotic systems with a tunnel barrier
我们考虑的问题，通过弹道介观系统与混沌动力学的电子量子输运，连接到一个三终端架构，其中一个终端有一个隧道势垒。使用基于矩阵积分的半经典近似，我们计算了几个输运统计，如电导的平均值和方差，平均散粒噪声功率，除其他外，提供了极端的量子制度（在终端的小通道数）破碎和完整的时间反演对称性，传统的随机矩阵方法不访问。作为一个应用，我们对待的退相制度。
2022-07-01 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Role of the edge electric field in the resonant mode-particle interactions and the formation of transport barriers in toroidal plasmas
本文利用导心正则形式研究边缘径向电场对轴对称环形等离子体中粒子轨道和共振条件的影响，揭示其显著改变共振模-粒子相互作用并促成输运势垒形成，从而精确确定相空间中的输运关键位置。
2024-02-25 nlin.CD physics.plasm-ph
Quantum transport in chaotic cavities with tunnel barriers
我们汇集了半经典近似，矩阵积分和对称多项式的理论，以解决一个长期存在的问题，在量子混沌领域：计算输运时刻时，隧道势垒的存在和开放的通道，$M$，是小的。与以前的方法相比，我们的方法是非微扰的$M$，相反，我们到达一个明确的表达式中的一个幂级数的形式在障碍的反射率，其系数是有理函数的$M$。对于一般的时刻，我们必须要求势垒是相等的，时间反演对称性被打破，但对于电导，我们处理的一般情况。我们的方法占指数小的非微扰项，以前的半经典方法是无法访问的。我们还展示了如何在系统中包括两个以上的线索。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Transport moments and Andreev billiards with tunnel barriers
开放混沌系统被期望具有普适的输运统计，最近在理解和获得其输运矩的表达式方面取得了许多进展。然而，当隧道势垒被添加时，这代表了更一般的实验物理系统中的情况，对时刻的行为知之甚少。通过将隧道势垒的递归半经典图解法，我们得到了在领导和subleading阶的传输本征值的矩母函数。对于反射量，量子力学隧穿相位起着至关重要的作用，我们引入新的结构来处理它们。这使我们能够获得的反射本征值的矩母函数和Wigner延迟时间在领先的顺序。我们的半经典的结果是在互补制度的领导秩序的结果来自随机矩阵理论扩展的范围内的理论上已知的时刻。作为进一步的应用，我们导出了通过隧道势垒耦合到超导体的Andreev台球的态密度。
2013-02-12 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Localization of Chaotic Resonance States due to a Partial Transport Barrier
已知量子系统的混沌本征态局域化在经典部分输运势垒的任何一侧，如果连接两侧的通量由于海森堡的不确定性而不能量子力学地解决。令人惊讶的是，在具有逃逸混沌的开放系统中，即使通量是量子力学解析的，共振态也可以局部化。我们解释了这一点，从经典动力系统的条件不变的措施的概念，通过引入一个新的量子力学相关类的分形措施。我们在数值上找到量子到经典对应的本地化过渡依赖于系统的开放性和共振态的衰减率。
2015-12-16 nlin.CD quant-ph
Objective barriers to the transport of dynamically active vector fields
我们推导出一个理论的材料表面，最大限度地抑制扩散运输的动态活跃的矢量场，如线动量，角动量或涡量，在一般的流体流动。这些特殊的材料表面（\emph{Lagrangian active barriers}）提供了基于物理学的、与边界无关的动态活动相干结构的边界。我们发现，拉格朗日主动障碍演变从一个相关的稳定和不可压缩的\emph{barrier equation}，其右手边是时间平均拉回的动态主动矢量场的演化方程中的粘性应力项的不变表面。这些屏障的瞬时极限标志着动态活动矢量场短期扩散传输的目标\emph{Eulerian active barriers}。我们得到，在非定常贝尔特拉米流，拉格朗日和欧拉主动障碍完全符合纯平流运输障碍边界观察到的相干结构。在更一般的流动中，可以通过将拉格朗日相干结构（LCS）诊断（诸如有限时间李雅普诺夫指数和极旋转角）应用于适当的活动障碍方程来识别活动障碍。与它们的被动对应物相比，这些\emph{active LCS diagnostics}不需要显著的流体颗粒分离，因此从时间上较短的速度数据集提供实质上更高分辨率的拉格朗日和欧拉相干结构边界。我们说明了这些结果和他们的物理解释二维，均匀，各向同性湍流和三维湍流槽道流。
2020-09-01 math.DS nlin.CD physics.flu-dyn
Material Barriers to Diffusive and Stochastic Transport
我们寻求运输屏障和运输增强剂作为材料表面，扩散示踪剂的运输在一般的不稳定流动中是最小或最大的。我们发现，这样的表面是一个普遍的，无量纲的运输功能，其领先的顺序项的扩散率可以直接从流速计算的极值。最可观察的（均匀的）输运极值是明确可计算的零表面的目标输运张量。即使在消失的扩散率的限制，这些表面不同于所有以前确定的相干结构，纯粹的平流流体输送。我们的研究结果直接扩展到随机速度场，因此，使运输障碍和增强检测下的不确定性。
2018-08-14 math.DS nlin.CD physics.ao-ph
Transport barriers to self-propelled particles in fluid flows
我们目前的理论和实验证明存在不变的流形，阻碍运动的microswimmer在二维流体流动。单向屏障在双曲线流体流动中是明显的，其阻止了平滑游泳和奔跑翻滚\emph{Bacillus subtilis}细菌的游泳。我们确定关键的相空间结构，称为游泳不变流形（SwIMs），作为长期游泳行为的不同区域之间的分隔线。当投影到$xy$ -空间中时，SwIM的边缘充当单向屏障，与实验一致。
2020-10-27 nlin.CD physics.bio-ph physics.flu-dyn
Barriers for the reduction of transport due to the EXB drift in magnetized plasmas
本文考虑受控热核聚变装置中带电粒子在湍流电场和约束磁场中的1 1/2自由度哈密顿动力学系统。外部电场E = \nabla \bigvee由唯象势V建模，并且磁场B被认为是均匀的。它表明，通过引入一个小的附加控制项的外部电场，它是可能的，以创建一个传输势垒的动力学系统。这种控制方法的鲁棒性也进行了研究。这项理论研究表明，替代运输障碍可以被触发，而不需要在设备规模的控制行动，在目前的内部运输障碍（ITB）。
2009-01-19 math-ph math.DS math.MP
Study on creation and destruction of transport barriers via effective safety factors for energetic particles
具有低动能的带电粒子沿磁场线运动，但高能粒子则不然。我们研究了高能粒子相对于磁性粒子在相空间中的拓扑结构变化。在这项研究中，圆柱形磁场与非单调的安全系数，诱导的磁性内部传输屏障被认为是。我们表明，磁场线和粒子轨迹的拓扑结构可以是完全不同的。我们用有效粒子$q$分布的概念解释了这种差异。利用这个概念，我们可以研究不同于磁性轨道的粒子轨道的共振的位置和存在。这些都是检查数值积分的运动方程和理论上通过使用阿尔文的指导中心理论和使用的有效约化哈密顿量的可积未扰动系统。阐明了对于高能粒子，梯度$B$漂移效应使共振态发生漂移，而磁场线弯曲引起的漂移导致共振态消失.因此，我们给出了两种不同的机制，导致在该地区的磁场线是混乱的高能粒子的输运势垒的创建。
2016-10-10 nlin.CD physics.plasm-ph
Hyperbolic and Elliptic Transport Barriers in Three-Dimensional Unsteady Flows
我们发展了一个一般理论的三维非定常流的任意时间依赖性的传输障碍。的障碍是作为二维拉格朗日相干结构（LCS），创造当地最大的变形。沿着双曲LCS，这种变形是由局部最大法向排斥或吸引引起的。沿着剪切LCS，变形由局部最大切向剪切产生。因此，双曲LCS扮演广义稳定和非稳定流形的角色，而闭合剪切LCS（椭圆LCS）充当广义KAM环面或KAM型柱体。所有这些障碍可以计算从我们的理论作为明确的参数化表面。我们说明了我们的研究结果，通过可视化二维双曲和椭圆障碍的稳定和非稳定版本的ABC流。
2013-07-04 math.DS nlin.CD physics.ao-ph
Semiclassical treatment of quantum chaotic transport with a tunnel barrier
我们考虑量子混沌输运的半经典描述的问题，当隧道势垒存在于一个铅。利用半经典方法，在矩阵模型的基础上，得到了势垒反射几率的幂级数形式的输运矩，其系数是开放通道数M的有理函数.因此，我们的结果是有效的量子制度，而不仅仅是当$M\gg 1$。我们得到的表达式与随机矩阵理论的相应预测不相同，但实际上要简单得多。就我们所能检验的而言，这两种理论都是一致的。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Shearless transport barriers in unsteady two-dimensional flows and maps
我们开发了一个变分原理，扩展了一个剪切传输障碍的概念，从稳定到一般的非定常二维流动和地图定义在一个有限的时间间隔。这一原理揭示了非定常流动中两种主要的无剪切壁障类型：双曲拉格朗日相干结构（LCS）和抛物型LCS（或射流核）。基于它们满足的边界条件，抛物型障碍被发现比双曲障碍更可观察和鲁棒，证实了广泛的数值观测。这两种类型的障碍是特殊的零测地线的一个适当的洛伦兹度量来自柯西-格林应变张量。利用这一事实，我们设计了一个算法的抛物线障碍的自动计算。我们说明了我们的检测方法上的稳定和非稳定的非扭转地图和非周期性强迫Bickley射流。
2013-08-28 math.DS nlin.CD physics.flu-dyn
Enhancing Transport Barriers with Swimming Microorganisms in Chaotic Flows
本文通过实验与模型研究游动大肠杆菌与流场拉格朗日相干结构的相互作用，发现椭圆型LCSs可形成输运屏障并排斥细长游动者，从而降低标量通量。
2024-04-12 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
