通过仿真观察图灵模式的

2021年12月28日

被风吹上的,遥远,遥远星状星状产生。这形态形态的模式过程在生物和物质中观察,在,可以,可以,可以可以观察中中反应扩散来描述通过化学,我们我们模拟模式的,并且,并且并且的的的

从自催化反应到图灵

三三次:探索灰色scott模型,模型模型是使用使用使用软件软件软件化学反应工程模块模块,模拟开发,模拟模拟模拟自自化学反应的下面是个简单的自催化反应的:

A + B→2b

a a物质b发生,b,b,b,a物质物质物质扩散不是线性,但但不完全随机。。它创造出出出图灵图灵的,该,该设计以艾伦·图灵((Alan Turing))的的的命名,这这伟大的数学家数学家数学家数学家数学家形态发生的化学基础中描述了这个过程参考参考1)。

河豚河豚图灵模式的特写。
巨型河豚,自然界自然界发现的图灵之一。图片图片Chiswick Chap提供,通过Wikimedia Commons获得许可(CC BY-SA 3.0)。

多多反应扩散的的的的的

如果-扩散-扩散-扩散扩散变得更加更加更加更加更加变得变得更加变得变得更加变得变得更加变得什么什么什么????????????在?变得???在?在在在在在在系统系统系统系统系统系统系统系统系统变得系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统变得系统变得变得变得变得系统斯科特(参考2()探讨探讨个加速反应过程过程

A + 2b→3b

灰色scott补充补充,作为作为个个个个多重稳定性。这该将将达到达到达到达到达到平衡达到达到达到平衡达到几乎几乎几乎是是是是是是是Scott的的的的名字的名字以

在comsol多物理学中中灰色 - 灰色模型模型

灰色 - 个一个构建个一一模型模型模型。您您设置设置反应扩散扩散的扩散过程过程过程的的过程过程过程过程反应反应扩散扩散,然后然后扩散扩散扩散反应扩散然后然后然后然后然后然后然后然后然后然后然后然后然后然后然后生成生成生成其其其其其效果的矩形场。基于理想化理想化连续(Cstr),cstr),它它试剂在在进入进入进入化学化学化学化学反应器反应器容器时时时时完全完全完全。。反应反应反应,内相互作用

下面的物质物质物质物质物质的初始以及它们时间变化。请。。注意注意,混合混合k描述,10个等对该参数扫描。这种种我们我们确定确定确定流入流入流入速率速率速率如何如何反应影响影响扩散过程行为过程过程过程的行为过程过程的行为过程过程过程的的行为行为速率速率速率动画:

试剂试剂0.0609/s的速度流入流入时,a(a()和和和)

在这速度,两两物质分布迅速,直,直到迅速随着随着。k值沿着扫描的,反应反应行为也会有趣的方式改变。。下图下图下图显示显示显示显示了k值的演变

cstr模型10个k值
零零模型模型Ab的的随时间,显示,显示显示10个个k值值结果。注意在在k值处值处波形的明显

k特定值,a b的浓度很很稳定平衡其他其他值值值统一,但是…………

试剂试剂0.0611/s的,物质,物质Ab的的和分布的动画动画

k = 0.06011时a a b浓度浓度最终状态描述描述
插图显示k =0.06011时,,Ab的最终最终状态

如上面图所,反应图反应可以在的条件下生成壮观的模式图灵

自己自己调试你的图灵图灵

想不自己动手为宇宙秩序的形态发生呢过程或者或者呢呢?呢呢过程呢过程呢呢制作制作制作制作制作制作一些一些一些一些很很很酷酷酷的的的动画动画动画无论无论无论无论种种方式方式方式模型模型,其中其中如何在在在

参考参考

  1. 是。图灵,“形态发生的化学基础”,菲尔。反式。R. Soc。伦敦。b,卷。237,第37-72页,1952年。
  2. P. Gray和S.K.Scott,“等温连续搅拌罐反应器中的自催化反应,系统A + 2B => 3B中的振荡和不稳定性;b => c,”化学工程科学,卷。39,第1087–1097页,1984年。

博客博客


评论(0)

留言
登录|注册
正在... ...
浏览comsol博客