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monnet

铁虫 (初入文坛)

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[资源] 【资源】COMSOL电化学抛光模拟中文资料

电化学抛光过程的计算机模拟（COMSOL Multiphysics），
转自：http://www.cntech.com.cn/newsfla ... modellibraryCN.html

电化学抛光简介
这个例子介绍电化学抛光原理。简化2D几何模型包含两个电极和一个中间电解质区域。正极有一个突起，表示一个表面缺陷。模型的目的是为了检查突起部分和电极周围材料在一段时间内的消耗过程。
模型定义
电极处的电势降为30 V，并且电解质的电导率为10 S/m。

对正电极耗损的建模由于几何形状变化和电流密度沿几何形状的分布需要使用移动边界。损耗计算的简化模型基于损耗率正比于电极表面法向电荷密度。速度，U，正交于电极表面网格得到

其中，K为比例系数，Jn 为法向电流密度。模型中，K = 10-11 m3/As。
电极和电解质部分模型包含3 mm宽和两电极间距0.4 mm。
COMSOL多物理场建模
该模型使用传导介质DC和瞬态移动网格（ALE）应用模式。法向电流密度的变化定义为网格速度。模型的动力学特性为准静态，并且输入的电极损耗（除去材料）仅于时间有关。
结果
10s后，突起部分变得光滑，并且正极很大部分被消耗：

模型库路径：COMSOL_Multiphysics/Electromagnetics/electrochemical_polishing
使用图形用户界面建模
模型导航视窗
1  在空间维度列表选择2D。(该模型容易推广到3D。)

2  在应用模式列表，打开COMSOL Multiphysics>变形网格然后选择移动网格(ALE)>瞬态分析。

3  单击多物理场按钮然后单击新增按钮。

4  在应用模式列表，打开COMSOL Multiphysics>电磁>传导介质DC。

5  单击新增按钮。将传导介质DC应用模式添加到移动网格框架。

6  单击确定关闭模型导航视窗。

选项
1  从选项菜单，打开常数对话框。

2  输入常数名为K，表达式1e-11[m^3/(A*s)]和描述比例系数（描述为任意的）。

3  单击确定关闭常数对话框。

几何建模
1  在绘图工具条单击矩形/正方形按钮，并绘制角点为x = −1.4， y = 0和x = +1.4，y = 0.4的矩形。

2  按下Shift-单击椭圆形/圆形（以中心）按钮。

3  在圆形对话框，半径编辑区输入0.3通过在X编辑区输入0和Y边界区输入输入0.6输入圆心坐标。

4  单击确定。

5  通过键盘快捷键Ctrl+A选择两个对象，此时被选中对象以红色高亮显示。

6  在绘图工具条单击差集按钮从矩形中移除圆形对象。以上操作创建电极突起部分。

7  模型为mm级而不是m级。在主工具条选择对象然后单击比例刻度按钮。

8  在比例系数区X和Y编辑区输入1e-3指定比例系数。单击确定。

9  在主工具条单击缩放至视窗大小按钮。

几何模型建立完成。
物理量设定
求解域设定—传导介质DC
1  从多物理场菜单，选择传导介质DC应用模式。

2  从物理量菜单，选择求解域设定。

3  在求解域设定对话框，选择求解域1(唯一的)并在导电率编辑区输入10。

4  单击确定关闭求解域设定对话框。

边界设定—传导介质DC
1  从物理量菜单，选择边界设定。

2  从边界3，4，6和7，在边界条件列表选择电位能并在电位能编辑区输入30。

3  在边界条件列表为边界1和5，选择电绝缘。电绝缘对电极沿两个方向延伸的计算良好近似。

4  对边界2，选择接地边界条件。

5  单击确定关闭边界设定对话框。

边界设定—移动网格(ALE)
1  从多物理场菜单，选择移动网格(ALE) 应用模式。

2  从物理量菜单，选择边界设定。

3  从边界设定对话框，为边界2，单击网格位移按钮并选择dx和dy复选框设置沿两个方向网格位移。

4  为边界1和5，单击网格速度按钮并设置网格速度，选择vx复选框指定沿x方向速度为0。

5  选择边界3，4，6和7，并在坐标系统列表选择变形网格的切线与法线坐标轴。单击网格速度按钮。然后选择vn复选框在网格速度，n方向编辑区输入-K*nJ_dc。以上设置使法向网格速度等于−K Jn (nJ_dc为传导介质DC应用模式电流密度流量变量)。

6  单击确定。

网格生成
1  在主工具条单击初始化网格按钮。

2  在主工具条再次单击细化网格按钮。

求解
1  从求解菜单，选择求解器参数。

2  在时间步长区，对时间输入0:1:10。以上定义了仿真运行0到10s步长为1s。

3  单击确定关闭求解器参数对话框。

4  在主工具条单击求解按钮（等于标志）对模型求解(或者从求解菜单选择求解问题)。

后处理和可视化
默认图形给出变形网格上电位分布。改变可视化设置绘制电流密度分布：
1  从后处理菜单，选择绘图参数。

2  在表面页面，从内建物理参数列表选择选择传导介质DC（dc）>总电流密度，模。

3  单击确定绘制。