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多维Gray-Scott反应扩散系统中图灵图案形成的高精度模拟。 (英语) 兹伯利07702352

摘要:在本研究中,作者提出了在多维Gray-Scott反应扩散系统中捕获图灵模式的高保真数值模拟。为此,采用了基于多维结构网格的显式混合模态间断Galerkin(DG)格式。该数值格式处理扩散中的高阶导数和反应项中的高度非线性函数。空间离散化是使用基于缩放勒让德多项式的层次基函数完成的。文中还详细介绍了一种新的反应项处理方法,显示了DG格式的固有特性,并防止了由于过度非线性反应项而导致的不正确解。将系统简化为一组含时常微分方程,并用显式三阶总变分递减(TVD)Runge-Kutta方法求解。还研究了系统的鞍节点、Hopf和Turing分岔的边界条件,随后确定了Turing空间。将所开发的数值格式应用于各种多维Gray-Scott系统,以评估其捕获图灵图案形成的能力。从文献中选择了几个测试问题,如平稳波和非平稳波、脉冲分裂波、自我复制波和不同类型的点,以演示不同的图灵模式。

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