收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

不同时间尺度耦合化学振荡反应的非线性分析

李向红  
【摘要】:具有广泛应用背景的化学振荡反应体系,由于往往涉及不同时间尺度,受到国内外学者的关注,成为当前非线性理论和工程科学领域的研究热点之一。本论文运用非线性动力学的分岔理论,快慢动力学分析和数值模拟等方法,研究了不同振荡反应体系的各种非线性现象,尤其是不同时间尺度耦合导致的快慢效应,发现了系统的各种振荡行为,并给出了其诱导机理。具体内容如下: 不同系统具有不同的快慢子系统维数,外部激励因素也将改变原有系统的子结构。为了揭示不同系统簇发振荡的分岔机制,基于快慢动力学分析的基本思想,结合系统慢变量的个数与周期激励因素,提出了单慢变量包络快慢分析、两慢变量快慢分析、两慢变量包络快慢分析,并指出了这些分析方法所适用系统的典型特点,这些分析方法被用于第三章与第四章,来揭示不同化学振荡体系中簇发振荡的分岔机理。 铂族金属表面CO氧化反应由于内层与外层反应速率存在量级上的差异,使得反应过程涉及不同时间尺度。基于实测数据,建立了不同尺度耦合的数学模型。通过平衡态的稳定性分析,指出在一定条件下稳态解会由鞍-结同宿轨道分岔导致周期振荡。当快子系统产生Hopf分岔时,该周期振荡会进一步演化为两尺度耦合的周期簇发振荡,即Nk振荡,并由加周期分岔使得系统处于激发态的时间显著增加。在此基础上,利用分岔理论进一步分析了周期簇发及加周期分岔的产生机制,揭示了周期簇发中沉寂态和激发态相互转化时的不同分岔模式。通过引入弱周期扰动因素,发现具有外部周期扰动的反应过程中存在的各种受迫簇发振荡现象,结合包络快慢分析给出了其分岔机制。 Belousov-Zhabotinsky(BZ)反应是一类典型的化学振荡反应体系,如果存在外部周期扰动因素,动力学行为更为复杂。本文给出了几种不同周期外扰动下,具有不同子结构BZ反应体系存在的各种振荡尤其是簇发振荡行为。例如,当反应仅存在慢时间尺度上的周期激励时,具有快慢两尺度BZ反应存在single-Hopf簇发现象;当BZ反应自治系统存在快慢两个时间尺度,周期激励属于快过程时BZ反应存在受迫周期簇发振荡现象;如果周期激励是慢变过程且与慢状态变量是同阶小量,系统存在cusp周期簇发振荡;在此基础上,如果再引入快周期激励,BZ反应是具有两个慢变量多个时间尺度耦合的非线性系统,此时cusp周期簇发振荡中的沉寂态产生了微幅振荡现象,即cusp受迫簇发;当BZ反应存在两个同阶小量的慢周期扰动时,系统存在两个慢变过程且具有两时间尺度,反应存在两次激发态与两次沉寂态耦合的周期簇发振荡行为。此外,利用分岔理论与第二章中的几种快慢动力学分析,揭示了这些现象的分岔机制。 基于相关文献中BZ反应在有光和无光下的数学模型,建立了切换反应理论模型。在一定参数范围内,切换系统存在复杂振荡诸如2T-focus/cycle型周期切换振荡、2T-focus/focus周期切换振荡、混沌切换振荡等。利用稳定性理论、分岔理论、不变子空间等理论给出了这些非线性行为的诱导机制,解释了系统存在振荡增加与振荡减少序列等现象。同时,讨论了参数周期扰动对切换系统动力学行为的影响,并给出了系统通往复杂运动的路径。此外,当周期切换频率与子系统固有频率存在量级上差异时,切换系统也存在典型的快慢效应。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 宋继梅,倪诗圣,徐济德;四氮杂十四环二烯铜催化的新型振荡反应的研究──Ⅰ.溴酸盐─丙二酸─硫酸体系[J];化学物理学报;1994年02期
2 贺占博,祁刚,曹汇川;以甘油三酯水解产物为底物的振荡反应[J];自然杂志;2000年06期
3 李和兴,徐元昌;丝氨酸-BrO_3~--Mn~(2+)-Fe(phen)_3~(2+)-H_2SO_4体系化学振荡反应及催化机理的研究[J];分子催化;1991年02期
4 贺占愽;振荡反应监测的简易方法[J];自然杂志;1991年11期
5 王明辉,李和兴;金属离子对没食子酸(GA)-BZ非催化振荡反应的影响[J];化学研究与应用;1999年03期
6 贺占博,黄智,顾惕人;聚乙二醇对振荡反应的影响[J];物理化学学报;1995年08期
7 李和兴,沈振文,赵玮,黄岩,黄小军;乙酰乙酸乙酯-BR化学振荡反应的研究[J];化学研究与应用;1996年03期
8 吕翎,李成仁;对溴化物控制的振荡反应模型的修正[J];计算机与应用化学;1996年04期
9 贺占博,顾惕人;表面活性剂的络合作用对振荡反应的影响[J];天津大学学报;1996年05期
10 赵莲青;碘钟振荡反应中酸介质的研究[J];西北大学学报(自然科学版);1984年04期
11 李中玉;;改变组成再现B-Z振荡反应[J];江苏化工.市场七日讯;1989年03期
12 李宗孝,原春兰;草药对振荡反应的影响及抑菌作用[J];物理化学学报;1999年08期
13 黄允中,张元勤;MATLAB用于振荡反应模拟[J];四川大学学报(自然科学版);2004年04期
14 宋继梅,倪诗圣,徐济德;一种氮杂大环铜催化的新型振荡反应[J];化学通报;1994年10期
15 原春兰;用NMR法研究色氨酸化学振荡反应的活性中心[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);1997年02期
16 贺占博,黄智,顾惕人;表面活性剂引发的碳水化合物振荡器Ⅰ.溴酸盐体系[J];北京大学学报(自然科学版);1993年04期
17 原春兰;李宗孝;王建朝;;氨基酸-BrO_3~--Mn~(2+)-H_2SO_4-丙酮体系的振荡反应[J];物理化学学报;1994年01期
18 李和兴,倪丽华,刘波,李鹏宏;木糖-BZ体系化学振荡反应的研究[J];上海师范大学学报(自然科学版);1996年03期
19 姜敏;颜志森;;水—有机介质中的Briggs-Rauscher振荡反应[J];福建师范大学学报(自然科学版);1985年03期
20 梁逸曾,俞汝勤;化学振荡反应用于分析测试——测定铊及汞离子的B-Z反应体系[J];高等学校化学学报;1988年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵国虎;高锦章;赵军;索南;孙看军;杨武;;吗啡对B-Z振荡反应的影响[A];甘肃省化学会成立六十周年学术报告会暨二十三届年会论文集[C];2003年
2 安从俊;高翠琴;;麦芽糖-葡萄糖-丙酮-BrO_3~--Mn~(2+)-H_2SO_4化学振荡体系的研究[A];中国化学会2005年中西部十五省(区)、市无机化学化工学术交流会论文集[C];2005年
3 朱敏;;化学振荡反应综述[A];第四届全国中学化学教学研讨会论文集(三)[C];2004年
4 杨华;刘秀辉;卢小泉;高锦章;康敬万;;卤素对铈催化B-Z振荡反应的影响[A];中国稀土学会第四届学术年会论文集[C];2000年
5 史竞艳;刘海峰;李杰;朱晶玲;刘欲文;汪存信;;酪氨酸-溴酸钾-硫酸铈-丙酮-硫酸的滴定量热研究[A];中国化学会第十三届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2006年
6 肖华龙;;糖链抗原CA50时间分辨荧光免疫分析方法的建立[A];第五次全国中青年检验医学学术会议论文汇编[C];2006年
7 吴双桃;陈少瑾;谢凝子;张二华;陈宜菲;;Pd/Fe双金属对水溶液中六氯乙烷的催化脱氯[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
8 张泰铭;方宣启;;中药非线性化学指纹图谱鉴别评价技术[A];中药药效提高与中药饮片质量控制交流研讨会论文集[C];2009年
9 韩鹤友;;化学发光振荡及其分析化学中的应用[A];第八届全国发光分析暨动力学分析学术研讨会论文集[C];2005年
10 许惠琴;刘成鼎;韦敏;毛黎顺;;银杏内酯B衍生物抗血小板聚集作用和作用机制研究[A];2009年全国中药学术研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 唐业仓;响应性聚合物的研究[D];中国科学技术大学;2008年
2 赵长春;H_2 O_2 /SCN~- /Cu~(2+)/luminol 反应体系 化学纰光动力学与机理分析[D];中国矿业大学;2011年
3 申世刚;光谱分析技术用于环境和生物样品中痕量金属元素直接检测分析研究与超常价态过渡金属氧化动力学研究及化学振荡反应电位法理论研究[D];河北大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘婕;二氧化氯和亚氯酸钠化学振荡反应体系的研究[D];山东大学;2014年
2 卢明英;四氮杂大环四烯镍(Ⅱ)配合物催化的新型B-Z振荡反应[D];安徽大学;2011年
3 吕东煜;化学反应中的自组织及振荡反应在有机物分析检测中的应用[D];西北师范大学;2003年
4 李蒙蒙;BZ振荡反应的动力学行为分析[D];北京化工大学;2012年
5 赵微微;草药的鉴定及药物热动力学研究[D];西北农林科技大学;2011年
6 杨华;化学振荡反应在分析检测中的应用[D];西北师范大学;2002年
7 牛秀丽;B-Z化学振荡体系的非线性行为及其应用[D];西北师范大学;2010年
8 孙看军;几种新型的化学振荡体系在分析化学中的应用研究[D];西北师范大学;2004年
9 程晓丽;氮杂大环配合物及其衍生物的合成、性质及应用研究[D];安徽大学;2006年
10 褚效中;化学振荡反应机理模型的研究[D];天津大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978