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局域浓度调控扩散系数的次氯酸-碘离子-丙二酸系统图灵斑图形成中的反常扩散

胡文勇 邵元智

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局域浓度调控扩散系数的次氯酸-碘离子-丙二酸系统图灵斑图形成中的反常扩散

胡文勇, 邵元智

Anomalous diffusion in the formation of Turing pattern for the chlorine-iodine-malonic-acid system with a local concentration depended diffusivity

Hu Wen-Yong, Shao Yuan-Zhi
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  • 通过数值模拟及振幅方程解析解方法, 从实空间和倒空间分析了受局域浓度扩散系数调控下次氯酸-碘离子-丙二酸反应扩散系统图灵斑图形成的扩散机理. 在零扩散系数调节下, 斑图形成为典型的菲克扩散; 而在负向正向扩散系数调节下, 斑图的形成依赖欠扩散和超扩散. 图灵系统的浓度稳态振幅对随机初始条件敏感性随局域浓度扩散调控系数k的增大而增加.
    We have addressed numerically and analytically the diffusion mechanism of Turing pattern formation for the chlorine-iodine-malonic-acid system with a local concentration depended diffusivity (LCDD) in a two-dimensional space as well as its reciprocal counterpart. It is found that the Turing pattern develops in a normal way of Fickian diffusion when LCDD is not involved, namely with a zero LCDD adjusting parameter. The formation of a Turing pattern evolves in an abnormal way of either subdiffusion or superdiffusion when a non-zero LCDD adjusting parameter is taken into account, and a negative or a positive value of LCDD parameter corresponds to a subdiffusion or a superdiffusion. The sensitivity of the steady amplitude of the activator concentration of a Turing system to a random initial condition increases with increasing LCDD parameter.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11274394)、广东省自然科学基金(批准号:S2012010010542)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:11lgjc12)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20110171110023)资助的课题.
    • Funds: Projected supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11274394), the Natural Science Foundation of Guangdong Province, China (Grant No. S2012010010542), the Fundamental Research Funds for the Central Universities of China (Grant No. 11lgjc12), and the Specialized Research Foundation for the Doctoral Program of Institution of Higher Education of China (Grant No. 20110171110023).
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-16
  • 修回日期:  2014-07-14
  • 刊出日期:  2014-12-05

局域浓度调控扩散系数的次氯酸-碘离子-丙二酸系统图灵斑图形成中的反常扩散

  • 1. 中山大学物理科学与工程技术学院, 广州 510275
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11274394)、广东省自然科学基金(批准号:S2012010010542)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:11lgjc12)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20110171110023)资助的课题.

摘要: 通过数值模拟及振幅方程解析解方法, 从实空间和倒空间分析了受局域浓度扩散系数调控下次氯酸-碘离子-丙二酸反应扩散系统图灵斑图形成的扩散机理. 在零扩散系数调节下, 斑图形成为典型的菲克扩散; 而在负向正向扩散系数调节下, 斑图的形成依赖欠扩散和超扩散. 图灵系统的浓度稳态振幅对随机初始条件敏感性随局域浓度扩散调控系数k的增大而增加.

English Abstract

参考文献 (24)

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