广义Burgers-Fisher方程在非平衡相变下的斑图结构

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斑图是自然界中按一定规律分布的时空有序结构,它的形成和演化与无限维动力系统的分岔和时空混沌等问题相关.从热力学角度看,有在远离热力学平衡态下产生的斑图,如动物体表的花纹,水面上的波浪等.一个具有耗散结构的系统,存在反应扩散的非平衡相变问题.当与外界有能量和物质交换时,该系统的状态可以远离热力学平衡态而跃迁到一个新的具有有序结构的稳态中.本文考虑反应扩散模型的非平衡相变问题,研究一个具有耗散结构的广义Burgers-Fisher方程,在弱外力场作用下,利用摄动方法,得到非齐次方程的分岔解,获得非平衡相变系统的斑图结构.考虑在一个弱外力场作用下的Burgers-Fisher方程ut=αuxx+μuux+λ(u-u3)+εg(x),0<ε<<1具有周期边界条件u(x+2π)=u(x)以及和初始条件u(x,0)=φ(x)其中a>0为分岔值,外力受迫项εg(x)在(0,2π)上是一个光滑有界且奇周期函数.求得了在外力场作用下稳态方程的分岔解,并证明了两个稳态解吸引它们各自的充分小邻域内的所有初值,也就是它们在空间H1(0,2π)中是局部渐近稳定的.结果显示,相变临界点发生了微弱偏移.进一步的工作可对稳态解与动态解之差作无限维空间内的先验估计,从而可以知道长时间演化后的空间斑图近似结构是稳定的.
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