反应-扩散系统中的反波研究

来源 :北京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Lu153
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
螺旋波与靶波是非线性反应扩散体系中一种常见的斑图,而且这种斑图的动力行为存在跨系统的普适性规律。之前人们研究的螺旋波与靶波都是由中心点向边界传播的,直到2001年,Vanag等人首次在BZ-AOT系统中发现了一种由边界向中心传播的波,称之为反波。自此,化学波的传播方向问题激起了人们广泛的兴趣。理论研究指出,对于处于霍普夫分岔附近的化学波,可以用相应的复金兹伯格-朗道方程来描述。并且理论进一步指出,当化学波的群速度与相速度反向的时候,可以观察到反波。本文的工作就是在上述的理论基础上,利用简单的化学反应扩散体系:ClO2-I2-MA(CIMA)反应,研究正反波的动力学行为。 首先,利用多重尺度分析,推导出描述CIMA反应的无量纲的Lengyel-Epstein模型在发生霍普夫分岔时所对应的复金兹伯格-朗道方程,并且得出系统动力学项的振幅解形式。分析振幅解的群速度与相速度,得出用复金兹伯格-朗道方程来解释的系统出现反波的条件。进行相应的数值模拟,得出复金兹伯格-朗道方程的确可以用来描述化学反应扩散系统临近霍普夫分岔时的动力学行为;但是,当系统远离霍普夫分岔时,这种近似不再适用。 其次,由于在CIMA反应扩散系统中的数值模拟与理论分析中验证了反波的存在,设计了CIMA实验,预期观测到由边界向中心传播的反波。CIMA实验通常被用来进行图灵斑图的研究。在实验中,将原来碘离子的指示剂淀粉用聚乙烯醇来代替,并且随着聚乙烯醇浓度的降低,使反应体系由原来的图灵分岔过渡到霍普夫分岔。 最后,在发生了霍普夫分岔的CIMA反应振荡体系中,观测到了由边界向中心传播的反靶波。调节控制参量使反应体系逐渐远离霍普夫分岔,系统中的化学波可以分为三个区域:反靶波区、反靶波-正螺旋波转变区、正螺旋波区。并且通过理论分析与数值模拟,指出上述区域的产生是由于斑图竞争的结果。
其他文献
本论文的工作主要是围绕超强激光与固体薄膜靶相互作用中的离子加速,以及利用高能离子束发射研究与“快点火”惯性约束核聚变相关的超热电子束的输运问题而展开的。论文包括四
血红蛋白是由每条141个氨基酸的两条α链和每条146个氨基酸的两条β链组成的四聚体,在血液中起着运送氧分子的功能。在其与配合物的结合与解离的变构效应中,各中间反应的分子结
超强超短激光的产生及其应用是近年激光物理与技术发展的新前沿。超强超短激光技术已经能够实现聚焦功率密度达到甚至远超过相对论光强量级或者脉宽接近一个光学周期的激光脉
非周期有序结构的对称性介于周期结构和准周期结构之间,Thue-Morse模型就是一种人们熟知的非周期有序结构。本学位论文主要研究以Thue-Morse非周期超晶格系统中的光学镀膜随机
近年来掺杂锰氧化物由于其丰富的物理现象和潜在的应用价值,引起了实验和理论工作者的广泛注意。目前通常用双交换作用(DE)解释低温时的铁磁金属相(FM),用小极化子描述高温时的顺磁
学位
在本论文中,首先,我们利用非平衡格林函数方法计算了一个量子点体系在Kondo区的电流和微分电导.对于近藤区的量子点系统的输运,我们研究了电-声子相互作用和外加交变栅极电压的
本论文的主要工作是用组态限制势能面计算研究形变原子核的多准粒子高自旋同核异能结构.主要内容分为两部分:一,用三轴形变空间的组态限制计算研究奇特核的高自旋同核异能态,发
自从1978年N.J.Fisch提出低杂波电流加热和驱动的理论以来,托卡马克上低杂波电流驱动实验取得了很大的进展。射线追踪已成为研究低杂波在等离子体中传播和功率沉积的重要手段,
噪声驱动的许多随机系统都可以用相应的朗之万方程来刻画,而将朗之万方程转化为与之对应的福克-普朗克方程,处理非随机的偏微分方程,是随机系统理论研究的一种常用的方法。本论
自旋电子学是当前凝聚态物理中由多学科交叉而形成的新兴研究领域,它以自旋自由度为研究对象,并以发展新型的可替代传统电子器件的自旋电子器件为目标。与传统电子器件相比,自旋