理论上,可以在每次流动迭代(稳态模拟)或时间步长(瞬态模拟)中为每个CFD网格构建和求解电化学子模型。对于ECM模型,这将导致求解四个代数微分方程组。对于Newman模型,可能涉及求解数百个代数微分方程组,具体取决于电极和颗粒区域中使用的离散点的数量。这将导致巨大的模拟计算成本。在实际应用中,子模型特别是Newman P2D模型,通常是为一组称为cluster的网格构建的。

网格cluster的想法来自这样一个事实,即电流传输速率或多或少是均匀的,尽管电流本身不是。因此不必为每个计算网格求解子模型,而是可以将CFD网格分组,并为每个cluster只求解一次子模型。

Fluent提供了一种将CFD网格分组为cluster的工具。对于X、Y和Z方向上用户指定数量的簇Nx、Ny和Nz,求解器将电池电化学区域划分为NxNyNz簇,然后使用簇平均值获得每个簇的解。