反應(yīng)多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)在雙負(fù)反饋系統(tǒng)的建模和應(yīng)用.pdf

1、本文介紹了一種能夠模擬空間分布處于平衡態(tài)或者遠(yuǎn)離平衡態(tài)的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的介觀動(dòng)力學(xué)方法，反應(yīng)多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)模型。該模型是由加拿大多倫多大學(xué)Raymond kapral教授等于1999年發(fā)展起來(lái)的一種基于粒子體系的碰撞模型。模型中沒(méi)有反應(yīng)的碰撞通過(guò)滿足質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒的多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)描述，有反應(yīng)的碰撞通過(guò)隨機(jī)的“生—滅”過(guò)程（反應(yīng)多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)）描述，其宏觀動(dòng)力學(xué)行為可以通過(guò)對(duì)全相空間的馬爾科夫鏈的計(jì)算得到。該模型能夠很好地解決熱

2、漲落與流體力學(xué)之間的相互作用，以及時(shí)空變力，特別適合模擬以下情況：（1）熱漲落和流體動(dòng)力學(xué)很重要的現(xiàn)象；（2）雷諾數(shù)和貝克萊數(shù)在0.1－10量級(jí)的體系；（3）要求輸運(yùn)系數(shù)具有嚴(yán)格的解析解的情況；（4）其中構(gòu)成關(guān)聯(lián)不清楚的復(fù)雜體系。
　　本文中首先介紹了該模型的基本算法及其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。通過(guò)對(duì)反應(yīng)速度非常小的Selkov模型的模擬，對(duì)該模型的具體仿真過(guò)程進(jìn)行了說(shuō)明。模擬結(jié)果與理論結(jié)果的吻合，很好地證明了當(dāng)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)速度非常小時(shí)

3、該模型的可靠性。接下來(lái)，本文重點(diǎn)分析了對(duì)反應(yīng)速度較大的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的建模過(guò)程中該模型存在的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)理論分析，直接的反應(yīng)多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)模型并不適合于反應(yīng)速度較大的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的模擬。隨后本文提出了對(duì)反應(yīng)多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)的辦法，并將此方法應(yīng)用于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)速度較大的雙負(fù)反饋系統(tǒng)的建模，模擬結(jié)果表明對(duì)反應(yīng)多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)模型的改進(jìn)大大提高了模擬結(jié)果的可靠性。近而，應(yīng)用改進(jìn)的模型對(duì)上述雙負(fù)反饋系統(tǒng)的雙穩(wěn)態(tài)和域分離現(xiàn)象進(jìn)行了初