توزیع جریان سوم، رابط Nernst-Planck (tcd)
( ) که در زیر شاخه الکتروشیمی
( ) در هنگام افزودن یک رابط فیزیک یافت می شود، توزیع جریان و پتانسیل را در یک سلول الکتروشیمیایی با در نظر گرفتن انتقال فردی گونه های باردار (یون ها) توصیف می کند. و گونه های بدون بار در الکترولیت به دلیل انتشار، مهاجرت و همرفت با استفاده از معادلات نرنست-پلانک. رابط فیزیک از توضیحات مختلف بار جفت شده و انتقال جرم در الکترولیت پشتیبانی می کند ( به حفظ بار الکترولیت در زیر مراجعه کنید). سینتیک الکترود برای واکنش های انتقال بار را می توان با استفاده از عبارات دلخواه یا با استفاده از عبارات از پیش تعریف شده باتلر-ولمر و تافل توصیف کرد.
( ) که در زیر شاخه الکتروشیمی
( ) در هنگام افزودن یک رابط فیزیک یافت می شود، توزیع جریان و پتانسیل را در یک سلول الکتروشیمیایی با در نظر گرفتن انتقال فردی گونه های باردار (یون ها) توصیف می کند. و گونه های بدون بار در الکترولیت به دلیل انتشار، مهاجرت و همرفت با استفاده از معادلات نرنست-پلانک. رابط فیزیک از توضیحات مختلف بار جفت شده و انتقال جرم در الکترولیت پشتیبانی می کند ( به حفظ بار الکترولیت در زیر مراجعه کنید). سینتیک الکترود برای واکنش های انتقال بار را می توان با استفاده از عبارات دلخواه یا با استفاده از عبارات از پیش تعریف شده باتلر-ولمر و تافل توصیف کرد.قانون اهم در ترکیب با تعادل بار برای توصیف جریان جریان در الکترودها استفاده می شود. واکنش‌های انتقال بار را می‌توان به‌عنوان شرایط مرزی یا به‌عنوان منابع یا فرورفته‌ها در یک دامنه برای مورد الکترودهای متخلخل تعریف کرد.
 | مقدمه ای بر مدل سازی الکتروشیمی |
تنظیمات
Label نام گره رابط فیزیک است که در درخت سازنده مدل نشان داده خواهد شد .
Name عمدتاً به عنوان پیشوند دامنه برای متغیرهای تعریف شده توسط رابط فیزیک استفاده می شود. به چنین متغیرهای رابط فیزیک در عبارات با استفاده از الگوی <name> مراجعه کنید.<variable_name> . به منظور تمایز بین متغیرهای متعلق به رابط های فیزیکی مختلف، رشته نام باید منحصر به فرد باشد. فقط حروف، اعداد و زیرخط (_) در قسمت نام مجاز هستند . کاراکتر اول باید یک حرف باشد.
نام پیش فرض (برای اولین رابط فیزیک در مدل) tcd است .
انتخاب دامنه
حوزه هایی که جریان را هدایت نمی کنند باید از لیست انتخاب حذف شوند، به عنوان مثال، کانال های گاز در یک پیل سوختی.
ضخامت خارج از صفحه
برای اجزای دو بعدی، قسمت Thickness (مقدار پیش فرض: 1 متر) پارامتری را برای ضخامت هندسه عمود بر مقطع دو بعدی تعریف می کند. مقدار این پارامتر از جمله برای محاسبه خودکار جریان کل از بردار چگالی جریان استفاده می شود. این قیاس برای سایر شارها معتبر است.
سطح مقطع
برای اجزای 1 بعدی، یک سطح مقطع A c (واحد SI: m 2 ) را وارد کنید تا یک پارامتر برای مساحت هندسه عمود بر مولفه 1D تعریف شود. مقدار این پارامتر از جمله برای محاسبه خودکار جریان کل از بردار چگالی جریان استفاده می شود. این قیاس برای سایر شارها معتبر است. پیش فرض 1 متر مربع است .
حفظ شارژ الکترولیت
رابط فیزیک دارای پنج توصیف مختلف از بار جفت شده و انتقال جرم در الکترولیت است.
از Electroneutrality یا Electroneutrality، گزینه حفظ بار مبتنی بر آب برای مدل‌سازی سلول‌هایی با گرادیان غلظت قابل توجه گونه‌های حامل جریان (یون‌ها) استفاده کنید. شرایط الکتروخنثی به طور ضمنی فرض می‌کند که تمام یون‌های اصلی حامل جریان در مدل گنجانده شده‌اند. علاوه بر شرایط الکتروخنثی، گزینه Electroneutrality، مبتنی بر آب نیز شرایط تعادل خودیونیزاسیون آب، از جمله انتقال پروتون و هیدروکسید را هنگام تعریف معادلات الکترولیت اضافه می کند. توجه داشته باشید که این گزینه متغیرهای غلظت پروتون ( tcd.cH ) و هیدروکسید ( tcd.OH) را اضافه می کند.) به طور خودکار، و اینکه متغیرهای وابسته برای این دو گونه نباید در زیر متغیرهای وابسته در زیر اضافه شوند. با این تنظیم، برای کنترل pH اولیه در یک شبیه سازی، غلظت اولیه سایر یون های شبیه سازی را به گونه ای تنظیم کنید که غلظت تطبیق پروتون ها و یون های هیدروکسید با pH مورد نظر مطابقت داشته باشد. برای PH کمتر از 7، غلظت آنیون ها را اضافه کرده و تنظیم کنید. برای PH بیشتر از 7، غلظت کاتیون ها را اضافه و تنظیم کنید. به عنوان مثال، برای یک سیستم مبتنی بر آب تنها با Cl-، غلظت اولیه برای Cl- 10-5 M منجر به pH اولیه 5 می شود. این مشابه اسیدی کردن محلول با استفاده از HCl است.
یک الکترولیت پشتیبان وضعیتی را توصیف می کند که در آن قسمت عمده بار توسط یون هایی منتقل می شود که غلظت آنها ثابت است.
از گزینه Electroanalysis (بدون گرادیان پتانسیل) برای مدل‌سازی مسائل الکتروتحلیلی با محلول‌های الکترولیت حاوی مقدار زیادی الکترولیت پشتیبان خنثی، با رسانایی آنقدر بالا که می‌توان تلفات اهمی را ناچیز فرض کرد، استفاده کنید . گزینه الکتروآنالیز پتانسیل الکترولیت را به عنوان یک متغیر وابسته حل نمی کند و آن را روی مقدار ثابت 0 تنظیم می کند. بنابراین اثرات مهاجرت نادیده گرفته می شود. نودهای دامنه و مرزی که فقط برای پتانسیل فاز الکترولیت قابل استفاده هستند، هنگام استفاده از الکتروآنالیز غیرفعال خواهند شد.
گزینه پواسون معادلات نرنست-پلانک را برای انتقال جرم با معادله پواسون برای توصیف توزیع پتانسیل در الکترولیت، بدون هیچ گونه فرضی برای خنثی بودن الکتریکی، جفت می کند. این گزینه معمولاً هنگام مدل‌سازی مشکلاتی که اثرات جداسازی بار مورد توجه است، معمولاً در نانومتر از سطح الکترود استفاده می‌شود.
برای گزینه Electroneutrality، لیست From electroneutrality گونه هایی را که از شرایط مربوطه محاسبه می شود، تعیین می کند. توجه داشته باشید که انتخاب گونه‌ای که باید از خنثی‌سازی الکتریکی گرفته شود، بر شرایط مرزی خاصی که می‌توان روی گونه‌های حذف‌شده تنظیم کرد، تأثیر می‌گذارد. برای مثال، تنظیمات شار و غلظت را نمی توان برای گونه های حذف شده تنظیم کرد و مقادیر اولیه را نمی توان ارائه کرد. این انتخاب همچنین می تواند بر روی اعداد مسئله تأثیر بگذارد.
یک توصیه کلی این است که برای بهترین نتایج عددی، یک یون نسبتا بی اثر با کسر مولی بالا را انتخاب کنید تا از خنثی سازی الکتریکی گرفته شود.
پتانسیل الکترود مرجع فیزیک در مقابل مواد
تنظیم بالقوه فیزیک در مقابل الکترود مرجع مواد در گره رابط فیزیک می تواند برای ترکیب داده های کتابخانه مواد برای چگالی جریان و پتانسیل تعادل با مقیاس الکترود مرجع دلخواه در فیزیک استفاده شود. این تنظیم بر پتانسیل های الکترود مورد استفاده برای ورودی مدل به گره مواد و همچنین تمام مقادیر پتانسیل تعادل خروجی از گره مواد تأثیر می گذارد.
توجه داشته باشید که این تنظیمات فقط بر نحوه تفسیر پتانسیل ها در ارتباط بین فیزیک و گره مواد تأثیر می گذارد . اگر گزینه From Material برای پتانسیل تعادل یا سینتیک الکترود استفاده نشود، تنظیم هیچ تاثیری ندارد.
متغیرهای وابسته
این رابط فیزیک این متغیرهای وابسته (میدان ها)، غلظت گونه ها، پتانسیل الکترولیت و پتانسیل الکتریکی را تعریف می کند .
نام ها را می توان تغییر داد اما نام فیلدها و متغیرهای وابسته باید در یک مدل منحصر به فرد باشد.
گسسته سازی
اگر حمل و نقل با همرفت در مدل غالب باشد،دستورات تابع پایه غلظت بالاتر از درجه دوم توصیه نمی شود.
برای مشاهده تمام تنظیمات در این بخش، روی دکمه Show More Options ( ) کلیک کنید و از کادر محاوره Show More Options گزینه Advanced Physics Options را انتخاب کنید.
( ) کلیک کنید و از کادر محاوره Show More Options گزینه Advanced Physics Options را انتخاب کنید.تثبیت مداوم و تثبیت ناسازگار
برای نمایش این بخش‌ها، روی دکمه Show More Options ( ) کلیک کنید و از کادر محاوره‌ای Show More Options ، Stabilization را انتخاب کنید . دو روش تثبیت ثابت وجود دارد که به طور پیش‌فرض انتخاب شده‌اند – انتشار ساده و انتشار عرضی . یک روش تثبیت ناسازگار وجود دارد، انتشار ایزوتروپیک ، که به طور پیش فرض انتخاب نشده است. هر گونه تنظیمات منحصر به فرد برای این رابط فیزیک در زیر فهرست شده است.
) کلیک کنید و از کادر محاوره‌ای Show More Options ، Stabilization را انتخاب کنید . دو روش تثبیت ثابت وجود دارد که به طور پیش‌فرض انتخاب شده‌اند – انتشار ساده و انتشار عرضی . یک روش تثبیت ناسازگار وجود دارد، انتشار ایزوتروپیک ، که به طور پیش فرض انتخاب نشده است. هر گونه تنظیمات منحصر به فرد برای این رابط فیزیک در زیر فهرست شده است.• | هنگامی که چک باکس Crosswind diffusion انتخاب می شود، یک عبارت ضعیف که نوسانات کاذب را کاهش می دهد به معادله انتقال اضافه می شود. سیستم به دست آمده غیرخطی است. دو گزینه برای نوع انتشار Crosswind وجود دارد : |
– | Do Carmo and Galeão – گزینه پیش‌فرض. این نوع انتشار باد متقابل باعث کاهش زیرشاخه و بیش‌رفتن به حداقل می‌شود، اما در موارد نادر می‌تواند سیستم‌های معادلاتی را ایجاد کند که به سختی به طور کامل همگرا می‌شوند. |
– | کدینا . این گزینه در مقایسه با گزینه Do Carmo و Galeão انتشار کمتری دارد، اما می‌تواند منجر به کاهش بیشتر و بیش از حد شود. همچنین برای مش های ناهمسانگرد کمتر موثر است. گزینه Codina یک فیلد متنی را برای محدوده گرادیان پایین g lim (واحد SI: mol/m 4 ) فعال می کند. پیش‌فرض 0.1[mol/m^3)/tds.helem است که tds.helem اندازه عنصر محلی است. |
• | برای هر دو روش تثبیت ثابت، یک معادله باقیمانده را انتخاب کنید. باقیمانده تقریبی تنظیم پیش فرض است و به این معنی است که مشتقات اجزای تانسور انتشار نادیده گرفته می شوند. این تنظیم معمولاً به اندازه کافی دقیق است و برای محاسبه سریعتر است. در صورت نیاز، به جای آن Full residual را انتخاب کنید . |
 | در COMSOL Multiphysics Reference Manual به جدول 2-4 برای پیوند به بخش های رایج و جدول 2-5 به گره های ویژگی مشترک مراجعه کنید . همچنین می توانید اطلاعات را جستجو کنید: برای باز کردن پنجره راهنما ، F1 را فشار دهید یا برای باز کردن پنجره مستندسازی ، کلیدهای Ctrl+F1 را فشار دهید . |
 |
|
 | باتری جریان ردوکس وانادیوم : مسیر کتابخانه برنامه Battery_Design_Module/Flow_Batteries/v_flow_battery |
