A→B型非线性反应色谱方程组初边值问题的整体解

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色谱法是一种物理化学分离和分析方法,由于具有分离效能高、速度快、选择性强、灵敏度高等特点,在科学实验和国民经济各领域都有广泛应用。非线性色谱的核心技术是非线性双曲型守恒律方程组的初边值问题。由于这类问题的高度非线性以及所描述的物理现象的复杂性,因此这方面的研究是非常有意义的。本文研究了A→B型非线性理想反应色谱所对应的非齐次双曲型守恒律方程组的初边值问题。首先,根据反应色谱的实际问题,建立了A→B型反应色谱的数学模型。其次,针对实际情况,通过适当的近似处理,将非线性理想反应色谱方程组,变为两个独立的单个方程,根据特征线(弯曲)的性态,特征线(弯曲)相交的充分必要条件,基本解的构造等,详细推导了迎头法、宽脉冲、渐变迎头法、渐变宽脉冲等几类实际问题所对应的非齐次双曲型守恒律方程组的初边值问题的整体解的表达式,包含有浓度波的特征速度、激波速度、流出曲线等。最后,以宽脉冲为例,针对隐函数、动态分段函数等困难,利用Microsoft Office Excel 2003、Origin Pro7.5RSO、MATLAB 6.5等软件,给出相应算法,并得到了流出曲线波形的数值模拟。
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