一、项目概况

螺旋波是系统远离平衡态时由于系统自组织形成的一类特殊斑图，涉及到的领域包括数学、物理、力学、天文、化学、生物、医学等多个学科。其本质上是一类可以在一定介质中传播的行波,实际上在激发介质和振荡介质中都观察到螺旋波现象.在自然界中螺旋波也是普遍存在的,例如：动物身上的花纹,化学反应中的化学波,一氧化碳在铂金表面的催化反应中晶体的表面温度,正在聚集的粘性霉菌，小鸡的视 网膜，卵细胞以及心肌组织的螺旋波等都可以看到螺旋波存在的普遍性. 对螺旋波的研究不管是实验上还是理论上都取得了很多有意义的结果。螺旋波不仅在医学上有着非常重要的意义,其他方面也有很重要的研究价值。斑图一直是非线性领域研究的一个很有趣的方向,而时空系统中螺旋波与其他斑图之间的转化也是非线性科学的一个热点话题。另外,对宇宙星云和台风中心的螺旋波结构的研究对于这些结构形成和发展有着重要的价值。研究发现心肌组织中的螺旋波是有害的。它与心律不齐、心动过速等疾病有关,而且当心肌组织中的螺旋波破裂会导致心脏出现急剧震颤发生，严重的会进一步导致心脏快速死亡。因此，需要发展低振幅地、快速地控制和消除螺旋波与时空混沌的方法。本项目拟在非均匀介质中研究螺旋波的形成、演化和控制。本项目将系统地研究非均匀媒质中螺旋波的动力学行为，了解非均匀媒质与实际系统（如心脏、神经系统）中螺旋波的形成、演化及破碎。并进一步设定调控条件和计算模拟研究不均匀介质中螺旋波和时空混沌控制。研究媒质局部不均匀、复杂外扰动、模型参数等对螺旋波动力学行为的影响以及发展时空系统控制方案不仅具有重要的理论意义，而且也对心脏疾病的治疗与预防等实际应用有着重要的指导作用。

本项目通过数值模拟和理论分析的方法来研究非均匀介质中螺旋波的形成、演化和控制。其中介质的非均匀性参考心肌、神经组织等实际体系设计为均匀介质中的不同类型的缺陷(包括点缺陷、随机局部缺陷)和介质特征参量的梯度分布(包括规则梯度分布和界越梯度分布两种情况)。介质模型选取反应扩散模型和基于离子通道的心、肌细胞模型分别进行研究。反馈控制采用长程和短程的反馈信号，而外场则采用周期性外场作用。理论分析.上利用非线性动力学的分析方法、相平面法、稳定性分析以及相响应理论。对于螺旋波发展和波速研究则可以借助运动理论、渐进微扰理论和动力学系统方法等。

二、主要成果及应用

该项目取得的主要成果有;发表论文2篇，分别为：《周期势场作用下非均匀可激发介质中螺旋波的演化》和《以卓越工程师培养为导向改革物理实验教学研究》；获得专利2个，分别为：《一种用于测试光纤拉伸性能的装置》和《一种物理实验用可调式滑动台》。

《非均匀可激发混沌介质中螺旋波的控制项目》

主要科研成果统计

本项目对非均匀介质中研究螺旋波的形成、演化和控制进行理论分析和数值模拟研究，属于基础理论研究。项目主要解决了由于缺陷和介质特征参数梯度分布所产生的非均匀行对螺旋波的产生、演化等行为作用的动力学机制;阐明反馈和外场两种控制方案对上述非均匀接着中螺旋波的控制机制。本项目的研究有利于进一步认识实际系统螺旋波动力学行为、丰富非线性动力学理论以及发展时空系统控制方案，而且也对心脏疾病的治疗与预防、神经系统中螺旋波放电样时空活动的理解等实际应用有着重要的指导作用。