化學(xué)反應(yīng)體系與環(huán)境傳熱—擴(kuò)散耦合導(dǎo)致的環(huán)面型化學(xué)振蕩行為分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、一7I『大學(xué)碩士學(xué)位論文題目化學(xué)反應(yīng)體系與環(huán)境傳熱一擴(kuò)散耦合導(dǎo)致的環(huán)面型化學(xué)振蕩行為分析培養(yǎng)單位一一。四』!l太堂絲堂堂隨~。指導(dǎo)教師星叁里熬援~一專業(yè)一物堡一絲堂一研究方向一一韭堊煎態(tài)塑理絲堂增加,而體系維數(shù)的增加則導(dǎo)致了新的動力學(xué)特征乃至新的自組織行為的出現(xiàn)。其中最重要的即是守恒振蕩向極限環(huán)振蕩與環(huán)面振蕩的轉(zhuǎn)化。我們以Schl69l模型及Lotka—Volterra模型為樣本,分別全面分析了與環(huán)境耦合對于多定態(tài)轉(zhuǎn)變體系及守恒振蕩體系

2、的系統(tǒng)動力學(xué)行為產(chǎn)生的動力學(xué)后果,取得了如下的規(guī)律性研究成果:(1)建立了一種慢流型上準(zhǔn)定態(tài)線性化穩(wěn)定性分析法,并以此為基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)了該類體系中由于與環(huán)境通過慢變量耦合而出現(xiàn)的類環(huán)面化學(xué)振蕩。這不僅是實(shí)際動力學(xué)行為的動力學(xué)仿真,也為利用、抑制和改變多定態(tài)轉(zhuǎn)變系的動力學(xué)特征提供了理論基礎(chǔ),以最大限度地“釋放出作為動力學(xué)系演化內(nèi)因之非線性的潛力”。從而,通過調(diào)整和巧施約束,即有可能使該類化學(xué)反應(yīng)體系中呈現(xiàn)出我們需要的自組織形態(tài),服務(wù)于物理化學(xué)應(yīng)

3、用的目的。(2)以成功模擬生物物種間競爭及酶催化反應(yīng)而著稱的Lotka—Volterra模型為例,對守恒振蕩體系與環(huán)境存在傳熱和擴(kuò)散耦合的情況進(jìn)行了詳細(xì)的系統(tǒng)動力學(xué)分析。這種以反應(yīng)物、產(chǎn)物及溫度慢變?yōu)闃?biāo)志的體系與環(huán)境間的弱耦合,導(dǎo)致了中心型守恒振蕩的蛻變,產(chǎn)生了新的極限環(huán)振蕩型動力學(xué)行為。然而,這種極限環(huán)振蕩并非持續(xù)不變,而是隨慢變量的變化變異為沿慢變量的突發(fā)式類環(huán)面振蕩。(3)以著名的Schl69l模型作為多定態(tài)轉(zhuǎn)變化學(xué)反應(yīng)體系的范例

4、,研究了通過傳熱及擴(kuò)散與環(huán)境耦合在多定態(tài)轉(zhuǎn)變化學(xué)反應(yīng)體系中誘發(fā)的新動力學(xué)行為,其中特別重要的是沿慢變量方向的環(huán)面型化學(xué)振蕩的出現(xiàn)。通過以慢流型上準(zhǔn)定態(tài)穩(wěn)定性分區(qū)為基礎(chǔ)的定性分析,進(jìn)一步揭示了該類體系中可能出現(xiàn)的新動力學(xué)行為,即(1)間歇性:(2)反復(fù)持續(xù)式及(3)突發(fā)衰減式三種亞類環(huán)面振蕩。最后以第三亞類作為示例,以相應(yīng)的計(jì)算機(jī)模擬證實(shí)理論分析的正確性。以上結(jié)論表明,物理化學(xué)體系與環(huán)境之間以及各個(gè)物理化學(xué)過程之間的耦合作用將會導(dǎo)致體系演

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