Теоретические основы и методы анализа трехмерного электрохимического термообразования

• Автор: Волгин, Владимир Мирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 502 с. : ил.

I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Общая характеристика электрохимического формообразования
1.2. Эволюция обрабатываемой поверхности при ЭХФ - математическое описание и методы решения
1.2.1. Неэквидистантное ЭХФ
1.2.2. Эквидистантное ЭХФ
1.3. Физико-химические процессы при ЭХФ - математическое описание и методы решения
1.3.1. Процессы переноса в объеме межэлектродного пространства
1.3.2. Процессы переноса в приэлектродных слоях
1.3.3. Кинетика электродных реакций
1.4 Методы анализа и проектирования процессов ЭХФ
1.5. Заключение и задачи исследований
И. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ТРЕХМЕРНОМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ
ФОРМООБРАЗОВАНИИ
2.1. Математическое описание эволюции обрабатываемой поверхности при
неэквидистантном ЭХФ
2.1.1 Математическая модель
2.1.2. Численный метод анализа
2.2 Математическое описание эволюции обрабатываемой поверхности при эквидистантном ЭХФ
2.2.1. Математическая модель
2.2.2. Численный метод анализа распределения МЭЗ
2.2.2.1. Двумерное ЭХФ
2.2.2.2. Трехмерное ЭХФ
2.3. Заключение и выводы

III. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МЕЖЭЛЕКТРОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
3.1. Математическое описание физико-химических процессов в объеме МЭП при неэквидистантном ЭХФ
3.1.1. Двумерная задача
3.1.2. Осесимметричная задача
3.1.3. Трехмерная задача
3.1.4. Метод решения системы разностных уравнений
3.1.5. Результаты моделирования
3.2. Математическое описание физико-химических процессов в объеме МЭП при эквидистантном ЭХФ
3.2.1. Математическая модель
3.2.2. Численные методы анализа
3.2.2.1. Двумерное ЭХФ
3.2.2.1.1. Задача Римана для газожидкостной смеси
3.2.2.1.2. Алгоритм решения задачи Римана
3.2.2.1.3. Определение потоков через границы ячеек
3.2.2.1.4. Алгоритм приближенного решения задачи Римана
3.2.2.1.5. Реализация граничных условий
3.2.2.1.6. Расчет процессов переноса в МЭП методом крупных частиц
3.2.2.1.7. Результаты моделирования
3.2.2.2. Трехмерное ЭХФ
3.2.2.2.1. Численный метод решения
3.2.2.2.2. Результаты моделирования
3.3. Математическое описание физико-химических процессов в приэлек-тродных слоях
3.3.1. Математическая модель
3.3.2. Начальные и граничные условия
3.3.3. Обоснование численного метода расчета ионного массопереноса218 3.3.3.1.Обоснование метода получения уравнения для расчета потенциала
электрического поля
3.3.3.2. Обоснование метода восстановления электронейтральности

3.3.3.3. Обоснование аппроксимации зависимых переменных
3.3.4. Обоснование численного метода расчета гидродинамической скорости, индуцированной межфазным массопереносом
3.3.5. Обоснование численного метода расчета тепловых полей
3.3.6. Численный метод расчета процессов переноса в одномерном при-электродном слое
3.3.6.1. Явная разностная схема
3.3.6.2. Неявная разностная схема
3.3.7. Проверка адекватности численных методов расчета процессов переноса в одномерных приэлектродных слоях
3.3.8. Моделирование процессов переноса в одномерных приэлектродных слоях при импульсных режимах ЭХФ
3.3.9.Численный метод расчета процессов переноса в двумерных и трехмерных приэлектродных слоях
3.3.9.1. Явная разностная схема
3.3.9.2. Неявная разностная схема
3.3.10. Проверка адекватности численных методов расчета процессов переноса в двумерных и трехмерных приэлектродных слоях
3.3.11. Моделирование процессов переноса в двумерных и трехмерных приэлектродных слоях
3.4. Заключение и выводы
IV. МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
4.1. Анализ операций ЭХФ - обработка заданным ЭИ
4.2. Синтез операций ЭХФ - определение рабочей поверхности ЭИ и режимов обработки
4.3. Заключение и выводы
V. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
5.1. Проектирование операций неэквидистантного ЭХФ
5.1.1. Анодное ЭХФ регулярных рельефов

(г, =1, г2 =2, г3 =-1, и, - = и2 = и3 = 1) в некоторой расчетной ячейке получены следующие значения концентраций: С, =1010, Сг =520, С3 =2020. В результате восстановления электронейтральности по методу [] в зависимости от того, концентрация какого компонента рассчитывается по условию электронейтральности, получаем три возможных варианта значений концентраций, при которых электролит становится электронейтральным (табл. 1.3). Какой вариант ближе к точному решению9 Ответить на этот вопрос оказывается невозможно. Фактически мы переносим погрешности расчета концентраций N-1 составляющих электролита, к одной. При этом погрешность расчета концентраций может не только не уменьшиться, а наоборот увеличиться.
Таблица 1
Концентрации компонентов электролита, полученные на этапе восстановления электронейтральности
Номер компонента, концентрация которого Рассчитывается по условию электронейтральности
1 2
Концентрации 980 1010 1010
компонентов с2 520 505
С, 2020 2020 2050
Увеличение погрешности в определении концентраций при восстановлении электронейтральности по рассматриваемому методу можно объяснить следующим образом. Рассмотрим электролит, состоящий из N компонентов с [г,.] = 1, м; = м. Если считать, что причиной появления объемного заряда является ошибка, допущенная при определении напряженности электрического поля, то погрешности значений концентраций компонентов электролита будут равны:
Г АС, при г, = 1,
АСН ЛГ 1 (1'57)
(-АС, при г I =-1,
и суммарное отклонение от электронейтральности составит N • АС. При восстановлении электронейтральности величина N • АС будет отнесена к одному