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时间非对称外力驱动分数阶布朗马达的定向输运
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2015
  • 页码:-
  • 分类:O552.1[理学—热学与物质分子运动论;理学—物理]
  • 作者机构:[1]四川大学数学学院,成都610064
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11171238)和电子信息控制重点实验室项目(批准号:2013035)资助的课题.
  • 相关项目:数学物理交叉融合研究
中文摘要:

本文研究了周期对称势中时间非对称外力驱动的布朗粒子输运现象,建立了分数阶布朗马达输运模型.其中外力是零均值的,而分数阶阶数则刻画了客观环境的非均匀性程度.通过将模型离散化进行数值模拟,讨论了分数阶阶数、系统参量和外部参量与定向流之间的依赖关系.研究表明,即使没有倾斜势场的作用,时间非对称外力也可以诱导系统产生定向输运;输运速度随分数阶阶数的增大而单调递增:当阶数固定时,系统的输运速度会随着势垒高度、噪声强度非单调变化,表现出广义随机共振现象.分析指出,分数阶郎之万方程所刻画的输运现象是在整数阶模型基础上的一个推广,进而为输运现象提供了一个可能更为真实的模型.

英文摘要:

The directed transport of a Brownian particle in a spatially periodic symmetric field under a temporal asymmetric force is studied. Based on the Caputo's fractional derivatives theory, we establish a differential aquation for an over- damped fractional Brownian motor as the system's mathematic model, where the external force is zero-mean and the fractional order is used to describe the inhomogeneity of the real environment. Using the fractional differential algo- rithm, we analyze the relationships between transport velocity and model parameters. It is worth mentioning that the impact of fractional order is discussed in detail. According to the research we find that a temporal asymmetric force can induce a net current without the application of a ratchet potential, even a noise. We also find that the velocity of the current increases monotonically with the increase in fractional order. Moreover with certain fractional orders, a generalized resonance phenomenon is revealed since the velocity of the current varies non-monotonically with the system parameters, such as the height of the potential barrier and the noise strength etc. Research shows that the fractional system is a generalization of the traditional dynamic systems, which could probably give a more reasonable explanation of the directed transport as a consequence.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876