等离子体中带有交叉扩散的反应-扩散模型的图灵不稳定性和行波（英文）

磁约束等离子体中湍流、剪切流相互作用的模型得到了广泛研究,其中图灵斑图的形成成为研究重点.本文研究交叉扩散对一类磁约束等离子体模型的影响.首先通过线性化分析,研究了系统平衡点的稳定性,发现交叉扩散是导致斑图形成的关键因素.其次,通过将时间、空间尺度展开成快慢尺度后,用弱的非线性分析的方法,得到斑图的振幅方程由实Ginzburg-Landau方程确定.

双层耦合介质中四边形图灵斑图的数值研究

采用双层线性耦合Lengyel-Epstein模型,在二维空间对简单正四边和超点阵四边形进行了数值分析.结果表明:当两子系统波数比N>1时,随耦合强度的增大,基模的波矢空间共振形式发生改变,系统由简单六边形自发演化为结构复杂的新型斑图,除已报道的超六边形外,还获得了简单正四边和多种超点阵四边形,包括大小点、点线、白眼和环状超四边等斑图.当耦合系数α和β在一定范围内同步增大时,两子系统形成相同波长的Ⅰ型简单正四边;当α和β不同步增大时,由于两图灵模在短波子系统形成共振,系统斑图经相变发生Ⅰ型正四边→Ⅱ型正四边→超点阵四边形的转变;当系统失去耦合作用时,短波子系统波长为λ的Ⅰ型正四边斑图迅速失稳并形成波长为λ/N的Ⅰ型正四边,随模拟时间的延长,两子系统中不同波长的正四边均会经相变发生Ⅰ型正四边→Ⅱ型正四边→六边形的转变.

一类自扩散–交叉扩散离散捕食系统的斑图形成

通过构建三链耦合映像格子模型,研究了Holling-II型时空离散反应自扩散–交叉扩散捕食系统的时空动力学。在分析并确定该时空离散捕食系统的均匀稳定状态后,对其进行图灵失稳分析,计算出了图灵失稳条件。在图灵失稳基础上进行的数值模拟,展现了空间密度分布斑图的自组织过程,发现捕食者与被捕食者空间密度斑图总会由无规律的随机分布演化出块状、圆盘状以及螺旋波状斑图。

一个扩散微分方程模型的动力学性质分析

研究了一个带有交叉扩散的微分方程模型,给出了模型复杂的平衡点情况,并且得到了平衡点局部和全局的稳定性质。为了进一步研究模型的动力学性质,在模型中同时考虑自扩散与交叉扩散因素,并且重点研究了交叉扩散影响下模型的稳定性变化情况,从而得到了图灵失稳发生的条件。

一个带有交叉扩散的捕食-被捕食模型的动力学性质

对一个带有自扩散和交叉扩散的捕食-被捕食模型进行研究,分析了该模型平衡点的局部以及全局稳定性,研究了当系统同时考虑自扩散和交叉扩散影响时稳定性的变化。证明了交叉扩散系数的变化对于该模型的局部和全局稳定性有重要的影响,并且证明了由交叉扩散导致的图灵失稳的多种情形。

一类具有抑制效应的浮游生态模型的时空动力学问题研究

依据藻类水华监测数据与浮游生态学理论,构建一类具有抑制效应的浮游生态动力学模型,对其定性理论与数值工作进行研究。理论工作主要研究了模型解的正性与有界性、平衡点的存在性与稳定性,并给出模型发生霍普夫分支与图灵失稳的临界条件。数值工作主要验证了理论推导工作的有效性与临界条件的可行性。这些研究结果对浮游生态系统非线性动力学问题研究具有一定的促进作用。

具有媒体效应和时滞的反应扩散传染病模型的控制与预测

针对媒体效应的传染病建立相应的反应扩散模型,研究平衡点的稳定性、Hopf分岔以及重要参数如时滞、传染率和媒体效应等对模型Turing结构的影响.最后,给出精确Turing失稳的参数条件,并给出相应的数值模拟,得到条状和点状共存的斑图.理论分析与数值模拟揭示了空间动力学复杂性机理,为控制疾病的传播提供了有力理论依据.