具有一般传染率的 SIRS 年龄结构模型的分支研究

考虑到年龄在一些传染病流行过程中的重要影响,建立了一个具有一般传染率的 SIRS 年龄结构仓室模型。通过将模型改写为抽象柯西问题并利用 Hille-Yosida 算子相关定理,分析了模型的动力学性态,讨论了平衡点的稳定性以及平衡点失稳时产生 Hopf 分支的条件。结果表明,当基本再生数小于 1 时,免疫年龄不影响无病平衡点的全局稳定性;当基本再生数大于 1 时,免疫年龄扰动导致地方病平衡点的稳定性改变,从而产生 Hopf 分支。同时,数值模拟验证了理论结果并显示了免疫年龄对模型动力学性态的影响。     

一类具有阶段结构和饱和发生率的生态流行病模型的稳定性

本文研究一类食饵具有阶段结构且捕食者染病的具有饱和发生率的捕食者-食饵模型的稳定性及其Hopf分支,讨论了由疾病的潜伏期引起的时滞对种群动力学性态的影响．通过分析特征方程,运用Hurwitz判定定理,讨论了该模型边界平衡点和正平衡点的局部稳定性,并得到了Hopf分支存在的充分条件;通过构造适当的Lyapunov泛函,运用LaSall不变集原理,讨论了该模型边界平衡点和正平衡点的全局稳定性,从而得到了疾病流行而最终形成地方病及消灭的充分条件．     

考虑媒体作用的传染病模型的分析与控制?

针对媒体宣传教育对人们行为方式和生活习惯的影响,本文考虑了由于媒体影响而导致易感性不同的一个SEI传染病模型。分析了模型可能出现的后项分支及其平衡点的稳定性和持久性。结果表明,当基本再生数小于1时,模型的无病平衡点全局稳定;当基本再生数大于1时,地方病平衡点一致持久。同时,利用控制理论,本文也研究了媒体的宣传作用对易感者进行影响和教育的最优控制措施,给出了使目标函数值最小的最优控制,并用数值模拟显示了模型解的动力学性态及控制措施对防止疾病蔓延所起的作用。     

一个具有时滞和阶段结构的捕食模型的全局稳定性北大核心CSCD

本文研究了一个比率依赖的、捕食者和食饵均具有阶段结构的捕食者-食饵相互作用模型,并讨论了由捕食者种群的孕期所引起的时滞对种群动力学性态的影响.通过分析相应的特征方程,运用Hurwitz判定定理,文中分别给出了该模型的非负边界平衡点和正平衡点局部稳定的充分条件,并得到了Hopf分支存在的充分条件;运用单调迭代方法和比较定理,分别给出了该模型的非负边界平衡点和正平衡点的全局稳定的充分条件,从而得到了保证该生态系统永久持续生存或灭绝的充分条件.     

具有年龄结构的流行病模型的全局稳定性北大核心CSCD

基于重新感染情形,建立了一个具有接种、潜伏和染病年龄结构的流行病模型,目的在于讨论疫苗接种年龄、潜伏年龄和感染年龄对模型全局动力学的影响,得到了模型的全局动力学由基本再生数决定。首先,利用偏微分方程沿特征线积分理论,给出了模型解的存在唯一性、连续有界性和渐近光滑性;其次,利用微分方程解的理论,得到模型的平衡点和基本再生数。再次,结合引入的基本再生数和构造的Lyapunov函数,应用LaSalle不变性原理得到结论:若基本再生数小于1,则无病平衡点全局渐近稳定;若基本再生数大于1,则无病平衡点不稳定。最后,数值模拟验证了所讨论模型的解收敛于无病平衡点。     

具有时滞和阶段结构的生态-流行病模型的稳定性及Hopf分支

本文研究一类具有时滞和阶段结构的生态-流行病模型的稳定性及其Hopf分支．给出了边界平衡点和正平衡点存在的充分条件;通过分析特征方程,运用Hurwitz判定定理,讨论了边界平衡点和正平衡点的局部稳定性,并得到了正平衡点附近存在Hopf分支的充分条件;通过构造适当的Lyapunov泛函,运用LaSall不变集原理,讨论了边界平衡点和正平衡点的全局稳定性,从而得到了该生态模型永久持续生存与灭绝的充分条件．     

具有年龄阶段的离散SCIRS模型在我国流脑中的应用

本文主要研究了具有三个年龄阶段的离散SCIRS模型的动力学性态.首先,利用再生矩阵的方法定义了模型的基本再生数R0,证明了当R01时,模型存在唯一的无病平衡点并且是全局渐近稳定的,当R01时,除了无病平衡点,模型还存在唯一的地方病平衡点.其次,利用法定传染病报告的流脑数据,把模型应用到我国流脑的流行传播中.针对模型中很多参数的不确定性,对基本再生数中的参数进行了敏感性分析.最后,在模型的基础上考虑流脑发病的季节因素对模型加以改进,预测分析了我国流脑的发病情况,数值模拟的结果显示季节因素对疾病进展率的影响程度大于对疾病传染率的影响,为控制流脑在我国的流行传播提供建议.     

具有一般形式非线性饱和传染率染病年龄结构SIS模型渐近分析

：研究一类具有一般形式非线性饱和传染率染病年龄结构SIS流行病传播数学模型动力学性态,得到疾病绝灭和持续生存的阈值条件——基本再生数。当基本再生数小于或等于1时,仅存在无病平衡点,且在其小于1的情况下,无病平衡点全局渐遗稳定,疾病将逐渐消除;当基本再生数大于1时,存在不稳定的无病平衡点和唯一的局部渐近稳定的地方病平衡点,疾病将持续存在。已有的两类模型可视为本模型的特例,其相关结论可作为本文的推论。     

具有恐惧效应和狩猎合作的反应扩散模型的定性分析

研究了一类具有恐惧因子和狩猎合作的捕食–食饵反应扩散模型，以此探讨恐惧因子和狩猎合作对捕食系统动力学性质的影响。通过分析正平衡点的特征方程，得到了平衡点的局部渐近稳定性。结果表明，若不考虑恐惧因子，以狩猎合作系数α作为分支参数，得到Hopf分支点α*。当合作系数大于α*时，将恐惧因子e作为分支参数，得到Hopf分支点e*，在Hopf分支点附近会产生空间齐次和非齐次的周期解。另外，讨论了由扩散引起Turing失稳的条件，结果表明，当捕食者与食饵扩散率之比较小时，系统存在空间非均匀稳态解。这些结论能为如何维持生态平衡提供理论依据，最后利用数值模拟验证所得结论。     

一个具有时滞和阶段结构的比率依赖型捕食系统的稳定性

本文研究一个具有时滞和捕食者、食饵均具有阶段结构的比率依赖型捕食系统的稳定性.通过分析特征方程,运用Hurwitz判定定理,讨论了该系统的非负边界平衡点和正平衡点的局部稳定性,并得到了Hopf分支存在的充分条件;通过构造辅助系统,运用单调迭代方法和比较定理,讨论了该系统的非负边界平衡点和正平衡点的全局稳定性,从而得到了该生态系统灭绝与永久持续生存的充分条件.     

一类带有特异性免疫细胞钟形增殖率的慢性病毒感染模型的全局动力学性态

特异性免疫应答对控制宿主体内的病毒感染起着非常重要的作用.本文提出并研究了一类具有特异性免疫细胞钟形增殖率的慢性病毒感染模型.这里免疫细胞的钟形增殖意指当病毒载量足够大时其繁殖率会降低.病毒对免疫应答的损害也在本文的模型中被考虑.在找到该模型免疫应答基本再生数的同时,完整分析了其局部动力学行为.为了确定其全局动力学性态,应用中心流型理论对一些临界情形进行了分析,并通过构造适当的Dulac函数排除了该模型周期解的存在性.本文得到的结果显示在一定条件下模型会出现后向分支,这意味着模型的动力学性质会因初始状态的不同而改变.最后的数值模拟说明最终的单调和持续震荡对病毒种群和免疫应答都是有可能发生的.     

一类具有阶段结构的传染病模型的全局分析

考虑疾病仅在成年个体间传播,并且成年个体的增长受到密度制约,本文建立了一类具有双线性发生率和阶段结构的传染病模型．文中得到了种群增长的基本再生数和疾病传播的基本再生数,通过构造Lyapunov函数证明了平衡点的全局稳定性,通过数值模拟验证了所获得的结果．结果显示,两类基本再生数完全确定了模型的动力学性态,通过降低传染率和增大染病者移除率可以降低疾病基本再生数．     

一类具有食饵恐惧和避难所的反应扩散捕食模型的稳定性与 Hopf 分支

在捕食生态系统中,恐惧因子和食饵避难所都有重要的作用。为此,对一类带恐惧因子和食饵避难所的捕食-食饵反应扩散模型进行了研究。通过分析平衡点特征方程,得到了平衡点的局部渐近稳定性;将不受保护食饵比例作为分支参数,给出了正平衡点 Hopf 分支存在的条件。结果表明：避难所的存在会导致 Hopf 分支,产生空间齐次周期解。扩散的加入会产生新的Hopf分支点,产生空间非齐次周期解。这说明通过设立适当的食饵避难所或者减小捕食者的扩散,有助于物种共存。最后,利用 Matlab 进行数值模拟验证了所得的结论。     

一类具有时滞的HIV感染模型的动力学性态

研究一类具有胞内时滞和饱和发生率的HIV感染动力学模型,通过计算得到了病毒感染的基本再生率。进而,通过分析特征方程根的分布,讨论了系统可行平衡点的局部渐近稳定性。根据构造的Lyapunov泛函,证明了当基本再生率小于1时,病毒未感染平衡点是全局渐近稳定的。利用无穷维动力系统的持续生存理论证明了当基本再生率大于1时,系统是一致持续生存的。最后,采用比较原理和单调迭代技巧,给出了病毒感染平衡点全局吸引的充分条件。     

一类具有两阶段结构同类相食模型的动力学分析

本文在假定成年个体会对幼年个体进行同类捕食和考虑幼年个体自然死亡的基础上,建立了一类具有两阶段结构的同类相食模型.当种群不存在同类捕食时,通过构造Lyapunov函数分别得到了种群灭绝平衡点和种群存活平衡点的全局渐近稳定的条件.对于种群存在同类捕食的情形,发现模型会同时存在两个种群存活平衡点和发生鞍结点分支,并通过构造...     

一类具时滞和收获的捕食模型的稳定性与Hopf分支

本文研究一类具有常数收获率和时滞的捕食模型,其中时滞描述了捕食种群的妊娠期。通过分析特征方程,得到了正平衡点局部稳定的条件。当时滞τ增加时,正平衡点失去稳定性,当τ跨过临界值时系统将出现Hopf分支。应用中心流形定理和规范型理论,得到了确定Hopf分支方向和分支周期解的稳定性的计算公式。最后对所得理论结果进行了数值模拟。     

一类具有垂直传播的HIV模型的稳定性分析

根据艾滋病的传播规律,本文建立了一类传染病模型.在模型中,HIV携带者分为幼年和成年两类,HIV可垂直传染,艾滋病患者有额外死亡.我们用再生矩阵求出了模型的基本再生数,并得出当基本再生数小于1时,模型只有无病平衡点,而当基本再生数大于1时,模型还有地方病平衡点.最后,应用第二加性复合矩阵等理论,文中证明了各平衡点全局渐近稳定性.     

一类具有Beverton-Holt出生函数的阶段结构传染病模型的全局分析

针对一些疾病仅在成年个体间传播和成年个体的成长受到密度制约等因素,建立了一类具有幼年和成年两个阶段且疾病仅在成年个体间传播的传染病模型,其中以具有饱和性质的Beverton-Holt函数作为幼年出生函数．通过构造恰当的Lyapunov函数和定性分析,得到了模型的全局动力学性态,并确定了决定模型动力学性态的种群存活的基本再生数和疾病传播的基本再生数．所得结果表明：当种群的基本再生数不大于 1 时,种群灭绝;当种群的基本再生数大于 1 而疾病传播的基本再生数不大于 1 时,种群持续生存而疾病灭绝;当疾病传播的基本再生数大于 1 时,种群持续存活且疾病会发展成地方病．     

具分段常数变量及干扰的反馈控制模型的N-S分支

本文讨论了具有分段常数变量及干扰的单种群反馈控制模型的稳定性及N-S分支等问题.通过计算得到微分模型对应的差分模型,基于特征值理论和Schur-Cohn判据得到正平衡态局部渐进稳定的充分条件,以种群的内禀增长率为分支参数,运用分支理论和中心流形定理分析了Neimark-Sacker分支的存在条件;通过数值模拟验证理论的正确性.结果表明,当单种群反馈控制模型增加分段常数变量及干扰后,模型将会变得非常复杂;平衡态稳定性的开关现象会随着种群数量对于内禀增长率的影响而发生变化,随之将会产生Neimark–Sacker分支现象.     

基于遗传算法的分支管路系统动力学优化设计

首先给出了传递矩阵法计算管路动力学问题的一般步骤和任意管路分支元件吸收传递矩阵法点传递矩阵的建立过程,实现了分支管路系统动力学问题的求解并通过与实验结果的对比证明其正确性;之后基于选定的分支管路设计基础模型,利用均匀设计原则选取计算样本并应用传递矩阵法对样本模型进行计算,最后利用二阶多项式响应面函数逼近回归模型并应用遗传算法寻优,对分支管路进行优化设计,通过吸收传递矩阵法、均匀设计原则和数学建模优化的方法,更好地节省计算成本和资源,对分支管路设计过程有一定的指导意义。