|
Вычислительная математика
Математическое моделирование переноса ионов соли в трехмерном канале обессоливания электродиализного аппарата
А. В. Коваленкоa, А. В. Овсянниковаb a Кубанский государственный университет, ул. Ставропольская, 149, 350040, г. Краснодар, Россия
b Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации, пр. Ленинградский, 49/2, 125167, г. Москва, Россия
Аннотация:
Представлена и исследована новая 3D-модель переноса ионов соли $1 : 1$ в канале обессоливания электродиализного аппарата. Впервые предложена трехмерная математическая модель переноса ионов соли в канале обессоливания с учетом электроконвекции на основе системы уравнений Нернста – Планка, Пуассона и Навье – Стокса с электрической силой и естественными краевыми условиями. Для решения краевой задачи использован метод конечных элементов в среде кросс-платформенного программного обеспечения для численного анализа COMSOL Multiphysics в сочетании с методом последовательных приближений, когда на текущем слое поочередно методом Ньютона решаются электрохимическая и гидродинамическая части задачи. В результате численного анализа впервые установлены фундаментальные закономерности переноса ионов соли в трехмерном канале, возникновения и развития электроконвективных вихрей, в том числе обнаружены их новые трехмерные спиралевидные формы. Показано, что электроконвективные вихри существуют в виде кластеров, внутри которых могут происходить бифуркации вихрей. Таким образом, уточнено и развито современное упрощенное представление о строении электроконвективных вихрей.
Ключевые слова:
3D-математическая модель переноса; 3D-модель; трехмерная модель; мембранные системы; ионообменная мембрана; математическое моделирование; электроконвективные вихри; прямое численное моделирование.
Поступила в редакцию: 24.01.2022 Исправленный вариант: 15.06.2022 Принята в печать: 15.06.2022
Образец цитирования:
А. В. Коваленко, А. В. Овсянникова, “Математическое моделирование переноса ионов соли в трехмерном канале обессоливания электродиализного аппарата”, Журн. Белорус. гос. ун-та. Матем. Инф., 2 (2022), 70–81
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/bgumi190 https://www.mathnet.ru/rus/bgumi/v2/p70
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 102 | PDF полного текста: | 42 | Список литературы: | 23 |
|