晶格玻尔兹曼法与 Maxwell-Stefan 方程结合模拟固体氧化物燃料电池中多组分扩散
计算物理
2018-09-06 v1
摘要
晶格玻尔兹曼模型比宏观模型以介观视角更好地理解多组分扩散。基于动理论并始于 He-Luo 模型，现有最先进的多组分扩散晶格玻尔兹曼模型存在可压缩误差以及在格子单位中速度与黏度设置的局限性等缺陷。就此，提出一种基于对流-扩散方程的新晶格玻尔兹曼模型，并通过松弛时间与 Maxwell-Stefan 方程耦合。不将对流-扩散方程引入压力项，该模型避免了可压缩误差。此外，组分速度在 Maxwell-Stefan 方程中计算且不包含于平衡分布函数，从而降低了欠松弛迭代中格子单位速度与黏度设置的局限性。随后采用固体氧化物燃料电池多孔阳极中 H2-H2O-Ar 三元质量传输模拟来验证该晶格玻尔兹曼模型的准确性。相应计算浓度过电位，并与若干已发表的连续尺度及晶格玻尔兹曼计算结果比较，其中我们的模型与实验测量具有更好的一致性。
引用
@article{arxiv.1809.01600,
title = {A combined approach of Lattice Boltzmann Method and Maxwell-Stefan equation for modeling multi-component diffusion in solid oxide fuel cell},
author = {Ju'an Huang and Cheng Bao and Zeyi Jiang and Xinxin Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.01600},
year = {2018}
}