多反馈反应扩散系统斑图动力学的研究.pdf

中图分类号 064 学校代码 10290 UDC 544 密级公开中国矿业大学博士学位论文多反馈反应扩散系统斑图动力学研究 Research on Pattern Dynamics of Reaction-Diffusion System with Multi-feedback 作者唐晓栋导师高庆宇教授申请学位工学博士培养单位化工学院学科专业应用化学研究方向化学反应斑图动力学答辩委员会主席邵久书评阅人二○一四年六月万方数据131 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文《多反馈反应扩散系统斑图动力学研究》,是本人在导师指导下,在中国矿业大学攻读学位期间进行的研究工作所取得的成果。据我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:年月日万方数据学位论文使用授权声明本人完全了解中国矿业大学有关保留、使用学位论文的规定,同意本人所撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理:作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者须授权所在学校拥有学位论文的部分使用权,即:①学校档案馆和图书馆有权保留学位论文的纸质版和电子版,可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文;②为教学和科研目的,学校档案馆和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。另外,根据有关法规,同意中国国家图书馆保存研究生学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)。作者签名:导师签名:年月日年月日万方数据论文审阅认定书研究生唐晓栋在规定的学习年限内,按照研究生培养方案的要求,完成了研究生课程的学习,成绩合格;在我的指导下完成本学位论文,经审阅,论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同,论文撰写格式符合学校的相关规定,同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字:年月日万方数据致谢本论文是在我的导师高庆宇教授的亲切关怀和悉心指导下完成的。没有高老师的指导,鼓励以及在资金上的大力支持,我是不可能顺利完成这篇毕业论文的。从师六年年来,高老师优秀的做人品质,严谨的治学态度,敏锐的学术嗅觉,开阔的学术视野,开拓创新的科研精神和忘我的工作态度深深地感染和激励着我。老师不仅在学业上给予我精心指导,同时还在思想和生活上给我以无微不至的关怀,让我从对本课题一无所知的门外汉到现在略有小成,也让曾经对未来感到迷茫的我再次找到了奋斗的目标,这也是高老师传授给我最宝贵的财富。在此,谨向我的导师致以深深的敬意。衷心感谢国家自然基金(20943005,21073232)、国家自然科学基金创新群体(50921002, 51221462 ),中央高校科研业务费(2010LKHX02)对论文研究的大力支持。衷心感谢课题组中已经顺利毕业的王群博士,蒋荣丽博士,张鲁博士,冯加民博士,刘海苗博士,陆永超博士,石美博士,吕小丽博士,熊孝根硕士,李俊硕士,王海硕士,姜魏硕士,胡雪凤硕士,张凯龙硕士,徐丽硕士,王莎莎硕士,王玮硕士,魏礼超硕士,李雷召硕士,尹翠硕士,贡士瑞硕士,余辉耀硕士和杨莹莹硕士他们伴随我度过了大部分研究生生涯,在我困难的时候给予我无私的帮助。感谢课题组的郑菊花、陈凯、任林,路兴杰、潘长伟、袁玲、胡影、魏涛、张宇轩、杨加平,刘洋,杨丽等兄弟姐妹,与你们的相处给我留下了美好的回忆。特别感谢王群老师和师兄李俊在科研过程中对于我的无私帮助和生活中的关怀,也特别感谢师弟魏礼超,贡士瑞和余辉耀能够陪我一起讨论一起提升,给我提供了很多协助。特别感谢我的好友张凯龙,路兴杰,潘长伟在各个方面对我的支持和帮助。感谢中国矿业大学,感谢化工学院!让我再次得到学习的机会! 感谢一直关怀照顾我的父母,你们是我的动力,养育之恩无以报答!感谢一直在我背后默默支持我的妻子! 请允许我将本文献给我最爱的女儿! 最后衷心感谢在百忙之中参与本论文评审和答辩的各位老师! 万方数据I 摘要具有正负反馈的非线性化学反应系统在远离热力学平衡态的情况下会产生化学振荡,通过耦合各种输运过程,如扩散,对流、传质传热、电磁场中的离子迁移等,能形成丰富多样的时空有序化学自组织斑图。具有多反馈的反应-扩散模型中由于反馈之间的相互耦合可以产生更为丰富多样的复杂时空动力学行为,因此贴近于真实的化学反应系统。本论文主要以数值模拟的方法研究典型的多变量多反馈反应-扩散系统,发现了一系列多反馈时空系统中特有的时空自组织结构,并通过理论分析方法系统地探究各种复杂斑图的产生机理、追踪其演化规律,最终得到一些具有普适性的多反馈系统斑图动力学规律。本文主要采用的三变量动力学模型中包含