电化学响应既不错界说为外壁面

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电化学响应既不错界说为外壁面
发布日期:2024-06-21 15:12    点击次数:176

电化学响应既不错界说为外壁面

本文先容在Fluent中启用电化学响应模子的一般进程。

注:本文推行取自Fluent User Guide。

1 电化学响应

电化学响应频繁发生在电解液和电极斗争的壁面上。液体与固体王人不错参与电化学响应,参与电化学响应的固体物资常被腐蚀或发生千里积。电化学响应速度频繁笔据壁面单元名义积来界说和策画,而液相体积响应则笔据单元体积来策画。在Fluent中不错为不同的壁面指定不同的响应机理,况且每种响应机理不错包含有多个电化学响应。

2 电化学响应的输入参数

在你的问题中加入电化学响应的步调如下

Step 1:关于瞬态模拟,从General任务页中秉承TransientStep 2:鼠标双击模子树节点Models → Species Models大开组分输运模子成就对话框,如下图所示,激活选项Species Transport,选中选项Volumetric及Electrochemical激活电化学响应模子

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Step 3:创建或复制材料介质

新建或从材料库中添加材料。在复制组分(包括腐蚀和千里积的固体组分)时,请确保在Fluent Database Materials对话框中的Material Type中秉承Fluid。在化学响应中没必要体现电子,因此不错忽略。关于新建的组分,在属性对话框中成就Charge Number。默许情况下通盘组分的电荷数被成就为0,意味着该组分为中性。确保成就通盘联系组分的电荷数。关于单独组分,频繁不需要设定其Electrical Conductivity,但是需要成就混杂物的电导率。

Step 4:界说混杂物的材料属性

删除不使用的组分,并将电化学组分添加到所述的Selected Species中要是固体物资参与了电化学响应(举例腐蚀或电镀模拟),将这些组分添加到Selected Solid Species中

Step 5:界说电化学响应。关于每一个响应,需要进行以下成就

秉承Reaction Type为Electrochemical默许情况下软件秉承使用Butler-Volmer步调,若思要使用Tafel步调,不错秉承选项Tafel Parameters指定Butler-Volmer或Tafel参数。若秉承使用Butler-Volumer,需要输入Anodic Transfer Coefficient(对应着表面公式中的)、Cathodic Transfer Coefficient(对应表面公式中的);若秉承使用Tafel Parameter,则输入Anodic Tafel Slope(对应表面公式中的)、Cathodic Tafel Slope(对应表面公式中的),Exchange Current Density(对应表面公式中的)、Equilibrium Potential(对应表面公式中的)指定每种组分的dimension power(表面公式中的)手脚参数Rate Exponent在Butler-Volmer/Tafel Parameters下方, 民丰县三列复印机有限公司点击Specify Reference Mass Fractions... 按钮并在大开的Reference Mass Fractions对话框中, 民丰县科艾服务器有限公司输入参考组分的质料分数(表面公式中的

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注:不错使用UDF宏DEFINE_EC_KINETICS_PARAMETER界说Butler-Volmer参数;驾御DEFINE_EC_RATE界说响应速度。

Step 6:使用 Reaction Mechanisms对话框界说响应机制。(点击Create/Edit Materials对话框的Mechanism傍边的 Edit按钮大开)指定Number of Mechanisms关于每一种电化学响应机理,台州市中骆进出口有限公司指定Mechanism ID,秉承Reaction Type为Electrochemical,在Reactions列表框中,秉承电化学响应

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Step 7:在Create/Edit Materials对话框中,指定混杂物其他属性,如Density(频繁秉承weighted-mixing-law)、Mass Diffusivity以及Electrical Conductivity等

Step 8:成就策画区域的属性

在Fluid对话框中,通过秉承或铲除Electrolyte复选框指定所选区域是否为电解液区域。默许情况下,通盘流体区域王人是电解质区域若策画区域中莫得体积响应,塑料包装则铲除Reaction复选框

Step 9:成就联系壁面畛域的电化学畛域要求。电化学响应既不错界说为外壁面,也不错界说在唯唯一面披露于电解液的内壁面上。在Wall对话框中,成就以下参数

关于外部(单侧)壁面,成就畛域的电势通过秉承选项Electrochemical Reaction来指定壁面是否为Faradaic壁面关于Faradaic壁面,不错从Reaction Mechanism下拉框中秉承相应的电化学响应机理若壁面上的电化学响应机理依然界说,则不错通过秉承选项Faradaic  Heat在能量方程中包含电化学产生的热量

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注:关于双侧壁面,只需要指定一侧壁面的电势畛域要求即可,软件会将成就的参数自动复制到另一侧壁面畛域上去。

Step 10:若有必要,也不错在能量方程、麇集方程以及组分输运方程中包含颠倒的源项Step 11:求解截至。在很多电化学应用中,流体的对流不错忽略,在这种情况下,不错在Equations对话框中禁用Flow方程。一样的,在一些等温模拟中,也不错禁用Energy方程。

注:若电势方程管理长途,不错在Solution Controls任务页中裁减Faradaic Interface Current亚随性因子以擢升策画相识性。

Step 12:当策画管理后,不错在后科罚搜检以下变量Electric PotentialElectric ConductivityFaradaic Current DensityTotal Surface Corrosion RateElectrode Surface PotentialCurrent DensityJoule Heat SourceFaradaic Heat SourceTotal Echem Heat SourceEchem Reaction RateSurface Corrosion Rate3 在能量方程中包含电化学响应

当电化学响应模子被激活后,不错在能量方程中添加两个源项:

焦耳热

不错在Electric Potential对话框中秉承选项Include Joule Heating in Energy Equation以包含焦耳热。

电化学响应热

不错通过在畛域要求对话框中秉承选项Faradaic Heat选项以包含电化学响应热。

4 组分输运方程中加入电化学响应效应

当电化学响应模子启用时,不错在离子组分的组分传输方程中指定一个颠倒的源:

电场中的组分迁徙

不错在组分模子对话框中激活选项Species Migration来终了。

5 麇集方程中包含质料传递

当固体物资(腐蚀或千里积)参与电化学响当令,固体物资不错参预或离开流动域。频繁固体的传质料很小,在麇集性方程中不错忽略不计。但是,要是需要,不错使用以下Scheme敕令将质料源包含在麇集性方程中:

(rpsetvar 'potential/corrosion-source-in-continuity? #t)
6 电化学响应的求解

电场与组分之间的强非线性耦合会导致管理问题。为了擢升策画求解的相识性,不错裁减 Faradaic Interface Current 的欠随性总计。

另外塑料包装,也不错先禁用选项Include Joule Heating in Energy Equation及Faradaic Heat进行策画,待策画相识后再开启这两个选项。

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