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研究生: 黃士嘉
論文名稱: 一個倒流反應模型平衡解路徑上的實分歧和Hopf分歧問題探討
Numerical Investigation for Real Bifurcation and Hopf Bifurcation Problems of Steady-State Solution Paths of A Reverse Flow Reactor Model
指導教授: 簡國清教授
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 南大校區系所調整院務中心 - 應用數學系所
應用數學系所(English)
論文出版年: 2006
畢業學年度: 95
語文別: 中文
中文關鍵詞: 實分歧點Hopf分歧點隱函數定理牛頓迭代法虛擬弧長延拓法
外文關鍵詞: Bifurcation points, Hopf bifurcation points, Implicit function theorem, Newton's interative method, Pseudo-arclength continuation method
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  • 非線性邊界值問題一直受到許多學者研究的主要問題, 不過大多只研究到實分歧理論, 鮮少去探討HOPF分歧理論而本文是以下面的模型採用實分歧理論和HOPF分歧理論, 來探討其模型平衡解路徑之實分歧點和HOPF分歧點並且探討過實分歧點和HOPF分歧點得各平衡解分支.


    This thesis investigates the turning points, bifurcation points , Hopf bifurcation points and solution branches of steady-state solution ptahs of a reverse flow reactor model.

    First, we use shooting method ,rung-kutta integral formula and Newton's interative method to calculate the turning points, bifurcation points and Hopf bifurcation points, We use implicit function theorem as the foundation to quote the numerical method of the Liapunov-Schmidt reduction method,tangent-predictor method, secant-predictor method, pseudo-arclength continuation method, to follow all solution branches from bifurcation points.

    Finally, we change the parameters to find real bifurcation points, Hopf bifurcation points and bifurcation diagram of the model.

    目錄 第一章緒論 1 第二章分歧理論 3 2.1 分歧理論 3 2.1.1 隱函數定理 3 2.1.2 分歧點測試定理 4 2.1.3 Hopf 分歧理論 4 2.2 分歧問題 5 2.3 局部延拓法 7 2.3.1 猜測法 7 2.3.2 解法 9 2.4 虛擬弧長延拓法 9 第三章倒流反應模型平衡解路徑上之實分歧點和Hopf 分歧點與其解分支 12 3.1 分歧點之求法 12 3.2 過分歧點的平衡解分支和其延拓方向 27 3.3 解分支之解路徑方向延拓 34 3.4 演算法 36 3.4.1 求實分歧點 36 3.4.2 求Hopf 分歧點 37 3.4.3 求解分支的延拓方向和其方向上的第一點初始猜值 38 3.4.4 虛擬弧長延拓法求解分支的解路徑及初始點後猜值 40 第四章數值實驗 42 實驗(一) 43 實驗(二) 54 第五章結論 70 參考文獻 72 圖目錄 圖4.1.1 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-4.74977138,0.57497714, -112.67433229),(Da,θ(0))的平衡解圖形. 45 圖4.1.2 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-4.74977138,0.57497714, -112.67433229),(Da,x(0))的平衡解圖形 45 圖4.1.3 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-5.37647765,0.63764777, -202.51714065),(Da,θ(0))的平衡解圖形. 46 圖4.1.4 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-5.37647765,0.63764777, -202.51714065),(Da,x(0))的平衡解圖形. 46 圖4.1.5 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-5.59411519,0.65941152, -319.30647935),(Da,θ(0))的平衡解圖形. 47 圖4.1.6 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-5.59411519,0.65941152, -319.30647935),(Da,x(0))的平衡解圖形. 47 圖4.1.7 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-5.92693382,0.69269338, -461.76601196),(Da,θ(0))的平衡解圖形. 48 圖4.1.8 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-5.92693382,0.69269338, -461.76601196),(Da,x(0))的平衡解圖形. 48 圖4.1.9 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-6.11468532,0.71146853, -630.81260418),(Da,θ(0))的平衡解圖形. 49 圖4.1.10 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-6.11468532,0.71146853, -630.81260418),(Da,x(0))的平衡解圖形. 49 圖4.1.11 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-6.33189245,0.73318925, -825.72040227),(Da,θ(0))的平衡解圖形. 50 圖4.1.12 實驗(一):方程(4.1)過轉彎點(-6.33189245,0.73318925, -825.72040227),(Da,x(0))的平衡解圖形. 50 圖4.1.13 實驗(一):方程(4.1)過Hopf 分歧點(1.36824662,-0.03682466, -0.08609879), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 51 圖4.1.14 實驗(一):方程(4.1)過Hopf 分歧點(1.36824662,-0.03682466, -0.08609879), (Da,x(0))的平衡解圖形. 51 圖4.1.15 實驗(一):方程(4.1)過Hopf 分歧點(3.38636873,-0.23863687, -0.41461469), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 52 圖4.1.16 實驗(一):方程(4.1)過Hopf 分歧點(3.38636873,-0.23863687, -0.41461469), (Da,x(0))的平衡解圖形. 52 圖4.1.17 實驗(一):方程(4.1)過Hopf 分歧點(3.38636873,-0.23863687, -0.41461469)與(1.36824662,-0.03682466, -0.08609879),(Da,θ(0))的合併平衡解圖形. 53 圖4.1.18 實驗(一):方程(4.1)過Hopf 分歧點(3.38636873,-0.23863687, -0.41461469)與(1.36824662,-0.03682466, -0.08609879),(Da,x(0))的合併平衡解圖形. 53 8 圖4.1.19 實驗(二):方程(4.1)過轉彎點(-10.87532472,0.96170801, -1244.83103), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 57 圖4.1.20 實驗(二):方程(4.1)過轉彎點(-10.87532472,0.96170801, -1244.83103), (Da,x(0))的平衡解圖形. 57 圖4.1.21 實驗(二):方程(4.1)過轉彎點(-12.1064215,0.96393295, -2505.31177), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 58 圖4.1.22 實驗(二):方程(4.1)過轉彎點(-12.1064215,0.96393295, -2505.31177), (Da,x(0))的平衡解圖形. 58 圖4.1.23 實驗(二):方程(4.1)過轉彎點(-67.41770277,1.30330775, -3456.39221), (Da,θ(0))的平衡解圖形 59 圖4.1.24 實驗(二):方程(4.1)過轉彎點(-67.41770277,1.30330775, -3456.39221), (Da,x(0))的平衡解圖形. 59 圖4.1.25 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-100.2727011,0.52387069, -11.03762816), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 60 圖4.1.26 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-100.2727011,0.52387069, -11.03762816), (Da,x(0))的平衡解圖形. 60 圖4.1.27 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-102.36585605,0.50869043, -11.18649924), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 61 圖4.1.28 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點-102.36585605,0.50869043, -11.18649924), (Da,x(0))的平衡解圖形. 61 圖4.1.29 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-100.2727011,0.52387069, -11.03762816)與(-102.36585605,0.50869043, -11.18649924),(Da,θ(0))的合併平衡解圖形. 62 圖4.1.30 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-100.2727011,0.52387069, -11.03762816)與(-102.36585605,0.50869043, -11.18649924),(Da,x(0))的合併平衡解圖形. 62 圖4.1.31 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(73.22000453, 0.40715882, -52.63075461), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 63 圖4.1.32 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(73.22000453, 0.40715882, -52.63075461), (Da,x(0))的平衡解圖形. 63 圖4.1.33 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(79.04170335,0.36726083, -52.9073532), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 64 圖4.1.34 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(79.04170335,0.36726083, -52.9073532), (Da,x(0))的平衡解圖形. 64 圖4.1.35 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(73.22000453, 0.40715882, -52.63075461)與(79.04170335,0.36726083, -52.9073532),(Da,θ(0))的合併平衡解圖形. 65 圖4.1.36 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(73.22000453, 0.40715882, -52.63075461)與(79.04170335,0.36726083, -52.9073532),(Da,x(0))的合併平衡解圖形. 65 9 圖4.1.37 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-112.39636, 0.52395849, -118.64534066), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 66 圖4.1.38 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-112.39636, 0.52395849, -118.64534066), (Da,x(0))的平衡解圖形. 66 圖4.1.39 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-114.95462, 0.51054246, -118.80498613), (Da,θ(0))的平衡解圖形. 67 圖4.1.40 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-114.95462, 0.51054246, -118.80498613), (Da,x(0))的平衡解圖形. 67 圖4.1.41 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-112.39636, 0.52395849, -118.64534066)與(-114.95462, 0.51054246, -118.80498613),(Da,θ(0))的合併平衡解圖形. 68 圖4.1.42 實驗(二):方程(4.1)過Hopf 分歧點(-112.39636, 0.52395849,-118.64534066)與(-114.95462, 0.51054246,-118.80498613),(Da,x(0))的合併平衡解圖形. 68 表目錄 表4.1.1 在f=1, β=-10, Dapm=1, Peh=1, Pem=1 和r=1 變動參數Da 得到的轉彎點 43 表4.1.2 在f=1, β=-10, Dapm=1, Peh=1, Pem=1 和r=1 變動參數Da 得到的Hopf 分歧點. 43 表4.1.3 在f=1, β=-10, Dapm=1, Peh=1, Pem=1 和r=1 變動參數Da 得到的轉彎點與平衡解解圖形. 44 表4.1.4 在f=1, β=-10, Dapm=1, Peh=1, Pem=1 和r=1 變動參數Da 得到的Hopf 分歧點與平衡解解圖形. 44 表4.1.5 在f=-1, β=-20, Dapm=1, Peh=1, Pem=1 和r=1 變動參數Da 得到的轉彎點. 53 表4.1.6 在f=-1, β=-20, Dapm=1, Peh=1, Pem=1 和r=1 變動參數Da 得到的Hopf 分歧點. 54 表4.1.7 在f=-1, β=-20, Dapm=1, Peh=1, Pem=1 和r=1 變動參數Da 得到的轉彎點與平衡解解圖形. 54 表4.1.8 在f=-1, β=-20, Dapm=1, Peh=1, Pem=1 和r=1 變動參數Da 得到的Hopf 分歧點與平衡解解圖形. 55

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