The Application of Lagrangian Descriptors to 3D Vector Fields


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Since the 1980s, the application of concepts and ideas from dynamical systems theory to analyze phase space structures has provided a fundamental framework to understand long-term evolution of trajectories in many physical systems. In this context, for the study of fluid transport and mixing the development of Lagrangian techniques that can capture the complex and rich dynamics of time-dependent flows has been crucial. Many of these applications have been to atmospheric and oceanic flows in two-dimensional (2D) relevant scenarios. However, the geometrical structures that constitute the phase space structures in time-dependent three-dimensional (3D) flows require further exploration. In this paper we explore the capability of Lagrangian descriptors (LDs), a tool that has been successfully applied to time-dependent 2D vector fields, to reveal phase space geometrical structures in 3D vector fields. In particular, we show how LDs can be used to reveal phase space structures that govern and mediate phase space transport. We especially highlight the identification of normally hyperbolic invariant manifolds (NHIMs) and tori. We do this by applying this methodology to three specific dynamical systems: a 3D extension of the classical linear saddle system, a 3D extension of the classical Duffing system, and a geophysical fluid dynamics f-plane approximation model which is described by analytical wave solutions of the 3D Euler equations. We show that LDs successfully identify and recover the template of invariant manifolds that define the dynamics in phase space for these examples.

Об авторах

Víctor García-Garrido

Departamento de Física y Matemáticas; Instituto de Ciencias Matemáticas

Автор, ответственный за переписку.
Email: vjose.garcia@uah.es
Испания, Alcalá de Henares, 28871; Madrid, 28049

Jezabel Curbelo

Instituto de Ciencias Matemáticas; Departamento de Matemáticas

Email: vjose.garcia@uah.es
Испания, Madrid, 28049; Madrid, 28049

Ana Mancho

Instituto de Ciencias Matemáticas

Email: vjose.garcia@uah.es
Испания, Madrid, 28049

Stephen Wiggins

School of Mathematics

Email: vjose.garcia@uah.es
Великобритания, Bristol, BS8 1TW

Carlos Mechoso

Department of Atmospheric and Oceanic Sciences

Email: vjose.garcia@uah.es
США, Los Angeles, CA

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2018

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».