含一个静态与一个扩散反应物的反应扩散前沿的渐近性态
化学物理
2009-10-31 v2 凝聚态物理
偏微分方程分析
摘要
分析了一个静态(如多孔固体)反应物A与一个初始分离的扩散反应物B之间反应扩散前沿的长时间行为,其平均场反应速率密度为 R(\rho_A,\rho_B) = k\rho_A^m\rho_B^n。由反应前沿(宽度 w \sim t^\alpha,其中 R \sim t^\beta 进入主导平衡)和扩散层(宽度 W \sim t^{1/2},其中 R 可忽略)中匹配的自相似解,构造了 uniformly valid 渐近近似。极限解存在当且仅当 m, n \geq 1,此时标度指数唯一地由 \alpha = (m-1)/2(m+1) 和 \beta = m/(m+1) 给出。在扩散层中,忽略反应的通用 ad hoc 近似得到了数学证明,并推导了反应速率的精确瞬态衰减。还讨论了高阶动力学(m, n > 1)的物理效应,如反应前沿展宽和瞬态变慢。
引用
@article{arxiv.physics/9904008,
title = {Asymptotics of Reaction-Diffusion Fronts with One Static and One Diffusing Reactant},
author = {Martin Z. Bazant and Howard A. Stone},
journal= {arXiv preprint arXiv:physics/9904008},
year = {2009}
}
备注
final version, new title & combustion references