scholarly journals Energy transfer and dissipation in nonlinear oscillators

2014 ◽  
Author(s):  
Τζαμάλ-Οδυσσέας Μαάϊτα
Keyword(s):  
Energy Transfer ◽  
Invariant Manifold ◽  
Nonlinear Oscillators ◽  
Singularity Analysis ◽  
Slow Flow ◽  
Relaxation Oscillations ◽  
Slow Invariant Manifold

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάμε ένα σύστημα τριών συζευγμένων ταλαντωτών με τριβή, δύο γραμμικών με έναν μη γραμμικό. Τέτοια συστήματα ταλαντωτών έχουν μεγάλο ενδιαφέρον ιδιαίτερα όταν η μάζα του μη γραμμικού ταλαντωτή είναι πολύ μικρότερη από τους γραμμικούς με συνέπεια ο μη γραμμικός ταλαντωτής να λειτουργεί ως καταβόθρα ενέργειας.Αυτού του είδους τα συστήματα, στα οποία συνυπάρχουν ένας αργός και ένας γρήγορος χρόνος μπορούν να μελετηθούν με τη βοήθεια της singularity analysis, των αναλλοίωτων πολλαπλοτήτων, ενώ σημαντική πληροφορία για τη δυναμική του συστήματος δίνεται και από την δυναμική της αργής ροής (Slow Flow) του συστήματος. Στην παρούσα διατριβή μελετάμε το σύστημα μέσω της μελέτης της αργής αναλλοίωτης πολλαπλότητας (Slow Invariant Manifold- SIM-). Με τη βοήθεια του θεωρήματος του Tikhonov κατηγοριοποιούμε τις διάφορες περιπτώσεις της αργής αναλλοίωτης πολλαπλότητας και ορίζουμε αναλυτικά τις συνθήκες με τις οποίες μπορούμε να οδηγηθούμε στην κάθε περίπτωση. Σε επόμενο βήμα μελετάμε την δυναμική της αργής ροής και παρατηρούμε ότι η δυναμική της είναι πλούσια αφού οι τροχιές της μπορούν να είναι κανονικές, να κάνουν ταλαντώσεις ηρεμίας (relaxation oscillations), ή να είναι χαοτικές. Από την μελέτη της ενέργειας που αποθηκεύεται στον μη γραμμικό ταλαντωτή και από τον ρυθμό απόσβεσης της συνολικής ενέργειας του συστήματος παρατηρούμε ότι τόσο η ύπαρξη διακλαδώσεων της αργής αναλλοίωτης πολλαπλότητας, όσο και η δυναμική της αργής ροής παίζουν καθοριστικό ρόλο στην μεταφορά ενέργειας από τον γραμμικό στον μη γραμμικό ταλαντωτή. Επίσης, στις περιπτώσεις που βλέπουμε μεταφορά ενέργειας παρατηρούμε ότι ο ρυθμός απόσβεσης της συνολικής ενέργειας του συστήματος είναι μεγαλύτερος από τον ρυθμό απόσβεσης όταν δεν μεταφέρεται ενέργεια στον μη γραμμικό ταλαντωτή. Η μελέτη του συστήματος των τριών συζευγμένων ταλαντωτών κλείνει με την πρόταση ενός μη γραμμικού ηλεκτρικου κυκλώματος το οποίο υλοποιεί την μη γραμμική διαφορική εξίσωση δεύτερης τάξης με την οποία προσεγγίσαμε το αρχικό σύστημα. Το συγκεκριμένο κύκλωμα έχει ενδιαφέρον γιατί μας δίνει τη δυνατότητα να μελετήσουμε και πειραματικά διάφορα από τα φαινόμενα που είδαμε στην θεωρητική μας ανάλυση.

scholarly journals The Effect of Slow Invariant Manifold and Slow Flow Dynamics on the Energy Transfer and Dissipation of a Singular Damped System with an Essential Nonlinear Attachment

2014 ◽  
Vol 2014 ◽  
pp. 1-10 ◽  
Author(s):  
Jamal-Odysseas Maaita ◽  
Efthymia Meletlidou
Keyword(s):  
Energy Transfer ◽  
Total Energy ◽  
Invariant Manifold ◽  
Nonlinear Oscillator ◽  
Invariant Manifolds ◽  
Dissipative System ◽  
Flow Dynamics ◽  
Slow Flow ◽  
Damped System ◽  
Slow Invariant Manifold

We study the effect of slow flow dynamics and slow invariant manifolds on the energy transfer and dissipation of a dissipative system of two linear oscillators coupled with an essential nonlinear oscillator with a mass much smaller than the masses of the linear oscillators. We calculate the slow flow of the system, the slow invariant manifold, the total energy of the system, and the energy that is stored in the nonlinear oscillator for different sets of the parameters and show that the bifurcations of the SIM and the dynamics of the slow flow play an important role in the energy transfer from the linear to the nonlinear oscillator and the rate of dissipation of the total energy of the initial system.

Nonlinear Resonance in Neuron Dynamics

1995 ◽  
Vol 50 (8) ◽  
pp. 718-726 ◽  
Author(s):  
Scott Rader ◽  
Diek W. Wheeler ◽  
W.C. Schieve ◽  
Pranab Das
Keyword(s):  
Neural Networks ◽  
Energy Transfer ◽  
Power Spectrum ◽  
Nonlinear Resonance ◽  
Nonlinear Oscillators ◽  
Hopfield Neural Networks ◽  
Neuron Dynamics

Abstract Hübler's technique using aperiodic forces to drive nonlinear oscillators to resonance is analyzed. The oscillators being examined are effective neurons that model Hopfield neural networks. The method is shown to be valid under several different circumstances. It is verified through analysis of the power spectrum, force, resonance, and energy transfer of the system.

Slow invariant manifold assessments in multi-route reaction mechanism

2019 ◽  
Vol 284 ◽  
pp. 265-270 ◽  
Author(s):  
M. Shahzad ◽  
F. Sultan ◽  
M. Ali ◽  
W.A. Khan ◽  
M. Irfan
Keyword(s):  
Reaction Mechanism ◽  
Invariant Manifold ◽  
Slow Invariant Manifold

Black swans and canards in two predator – one prey model

2019 ◽  
Vol 14 (4) ◽  
pp. 408 ◽  
Author(s):  
Elena Shchepakina
Keyword(s):  
Invariant Manifold ◽  
Black Swan ◽  
Black Swans ◽  
Prey Model ◽  
Slow Invariant Manifold

In this paper, we show how canards can be easily caught in a class of 3D systems with an exact black swan (a slow invariant manifold of variable stability). We demonstrate this approach to a canard chase via the two predator – one prey model. It is shown that the technique described allows us to get various 3D oscillations by changing the shape of the trajectories of two 2D-projections of the original 3D system.

Targeted energy transfer in stochastically excited system with nonlinear energy sink

2018 ◽  
Vol 30 (5) ◽  
pp. 869-886
Author(s):  
P. KUMAR ◽  
S. NARAYANAN ◽  
S. GUPTA
Keyword(s):  
Energy Transfer ◽  
Equations Of Motion ◽  
Nonlinear Energy Sink ◽  
Flow Dynamics ◽  
Slow Flow ◽  
Targeted Energy Transfer ◽  
Optimal Regime ◽  
Excited System ◽  
Energy Sink ◽  
Nonlinear Energy

This study investigates the phenomenon of targeted energy transfer (TET) from a linear oscillator to a nonlinear attachment behaving as a nonlinear energy sink for both transient and stochastic excitations. First, the dynamics of the underlying Hamiltonian system under deterministic transient loading is studied. Assuming that the transient dynamics can be partitioned into slow and fast components, the governing equations of motion corresponding to the slow flow dynamics are derived and the behaviour of the system is analysed. Subsequently, the effect of noise on the slow flow dynamics of the system is investigated. The Itô stochastic differential equations for the noisy system are derived and the corresponding Fokker–Planck equations are numerically solved to gain insights into the behaviour of the system on TET. The effects of the system parameters as well as noise intensity on the optimal regime of TET are studied. The analysis reveals that the interaction of nonlinearities and noise enhances the optimal TET regime as predicted in deterministic analysis.

scholarly journals The reaction routes comparison with respect to slow invariant manifold and equilibrium points

AIP Advances ◽  
2019 ◽  
Vol 9 (1) ◽  
pp. 015212 ◽  
Author(s):  
Faisal Sultan ◽  
Muhammad Shahzad ◽  
Mehboob Ali ◽  
Waqar Azeem Khan
Keyword(s):  
Invariant Manifold ◽  
Equilibrium Points ◽  
Slow Invariant Manifold ◽  
Reaction Routes
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document