[发明专利]一种电化学与流场耦合传输过程的仿真方法

摘要

本发明涉及一种电化学与流场耦合传输过程的仿真方法，步骤为，在几何建模中对仿真对象进行分区，分为两个区，即I型和II型，并用关联方程对这两类毗邻区域的物理场进行关联；对I型区域中的传输过程进行仿真计算时，电化学、化学反应、电场与组分传输、动量传输控制方程以完全耦合的方式求解；将I型区域中的电化学、组分分布代入通过第一步中的关联方程，解析地求解II型区域中的局域总电化学效应，并将得到的电化学效应加载到气体组分传输的计算上，反馈到气体组分分布；同时，将部分电化学以及与其对应的电流加载到传热计算中。本发明在保持高度精确性的前提下，以更加高效、经济、稳定的方法模拟气体传输与电化学、电场相互耦合的输运过程。

主权项

1.一种电化学与流场耦合传输过程的仿真方法，其特征在于实现步骤如下：第一步，在几何建模中对仿真对象进行分区，将待求解的计算域按照电化学和流体传输耦合特征分为I型区域和II型区域，并用关联方程对这两类毗邻区域的物理场进行关联，即设置关联方程，进行迭代计算；所述I型区域和II型区域分区为：将流场分为三部分：第一部分是多孔电极区域之外的气流传输区域，即气道中的流场，简称为流场1；第二部分为与流场1直接相邻并通过二者交界面发生气体质量交换的多孔电极区域，简称为流场2；第三部分是与流场2相邻且发生气体质量交换，但与流场1隔绝的电极区域，简称为流场3；据此定义I和II型区域，其中，I型区域为，流场2以及与流场2电极毗邻的电解质区域；II型区域为，流场3以及与流场3电极毗邻的电解质区域；第二步，在每一步的迭代计算前，提取I型区域中的电化学分布和气体组分分布作为参数代入关联方程，通过关联方程解析求解出II型区域中的局域总电化学效应；第三步，将第二步中得到的局域总电化学效应加载到I型区域和II型区域气体组分传输和质量传输的计算上；同时，将第二步中求解得到的电化学放热以及对应的电流加载到能量方程的计算中，进行热流耦合计算得到温度场、组分场、流场、电化学分布、电场以及温度分布；反复迭代第二、第三步，直到计算收敛，从而完成了电化学与流场耦合传输过程的仿真。