稀释溶液
除离子外,电解质稀溶液还由非离子化溶剂中存在的少量离子组分组成。此类溶液的传输模型可对主要与不同离子之间的相互作用无关(即:仅依赖于考虑的电化学组分(扩散和迁移)的浓度和电势梯度)的传输建模。
按照稀释假设,Simcenter STAR-CCM+ 中的电化学组分和固态离子模型所考虑的电化学组分混合不会影响混合物的密度。
耦合电化学组分与电动势模型
对溶液内强制进行电中和的应用(例如,电池、腐蚀、蚀刻和电化学沉积)建模时,主要对本节中的方程进行求解。对于这种情况,电动势模型将为电化学组分提供传输方程中的电势。
电化学组分
连续形式:
其中,对于组分
有效扩散率由以下公式给出:
对流项
电动势模型将求解离子空间电荷密度
右侧第一项表示因迁移产生的电流,第二项则表示扩散电流密度。假设电中和 (
其中,
Nernst-Einstein 关系为:
(其中,
离子空间电荷密度和摩尔浓度之间的关系为:
对于组分分量
比较 Eqn. (4082) 和 Eqn. (4083) 将得到摩尔组分通量和电流密度之间的关系:
由于通常在液体电解质中假设电中和 (
耦合电化学组分与静电势模型
在离子风或特定种类的等离子体中无法假设电中和时,电化学组分和静电势模型必须耦合。此静电势方程为:
将替换 Eqn. (4076) 用来确定电势。
积分形式可以写为:
其中,
请参见 Cagnoni 等人于 2013 年发表的[824]。
其中,
组分数密度
通常,仅考虑电荷数为 1 (
对于单个离子组分
(根据法拉第常数的定义)其中,
如 Neimarlija 等人于 2009 年发表的[832]。
虽然