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非平衡热力学中的模式形成:Burgers型方程。 (英语) Zbl 1492.80002号

作者考虑了一个等温、等压、无外力的系统,它由密度、速度、熵、扩散速度和扩散通量组成。他把偏密度的平衡方程写成(frac{partial\rho_{k}}{partialt}=-\nabla\cdot(\rho_{k} v(v))-\nabla\cdot J{k}+\widehat{\rho}_{k}\),其中\(\wideha{\rho}_{k}=\sum_{alpha}v{k\alpha}M_{k} 第页_{α}),(v{k\alpha})是化学计量系数,(M_{k})摩尔质量,和(r{alpha}\)(α反应的反应速率。他取消了这些平衡方程中的速度项,并增加了熵的平衡定律:(frac{偏s}{偏t}=-\nabla\cdotJ{s}+\widehat{s}),其中(J{s{)是熵通量,(widehat{s}\)是熵产生。聚焦于二元混合物,遵循他之前的工作并使用菲克扩散,他以方程\(frac{partial\rho{1}}{partialt}=\nabla\cdot(D{1}\nabla \rho}})+K{1}(D_{1}\)和(R_{1{\)是经典反应函数。在考虑了Hopf-Cole变换之后,作者引入了变换(v=-\nabla\rho),并导出了(v)的控制方程,即Burger方程:(frac{\partial v}{\partitle t}=D\Delta v-2Kv\cdot\nabla v+vR^{\prime}(rho)),(D,K)为正常数,(R)为反应函数。他导出了一个隐式方程,其解是由\(\rho_{1}\)满足的方程的稳态解。最后,他提出了一个数值格式,用于求解(rho{1})所满足的非平稳问题,假设(D{1}\)为常数,并考虑线性反应函数。他证明了粘合抛物线的出现,并描述了它们随时间的演化。他在这里指的是图灵模式。

MSC公司:

80A10号 经典热力学和相对论热力学
80A32型 化学反应流
82B35型 不可逆热力学,包括Onsager-Machlup理论
82C40型 含时统计力学中的气体动力学理论
35B36型 偏微分方程背景下的模式形成
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