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电池系统建模中Butler-Volmer方程的同伦分析求解
  • ISSN号:1000-0887
  • 期刊名称:《应用数学和力学》
  • 时间:0
  • 分类:O29[理学—应用数学;理学—数学] O175.8[理学—数学;理学—基础数学]
  • 作者机构:[1]中国科技大学近代力学系,合肥230027
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(10872193)
中文摘要:

Butler-Volmer方程是电化学系统中描述电极动力学过程的本构方程,具有强非线性.为了对这一方程(耦合两个Ohm方程)进行解析求解,在同伦分析方法的框架下,发展了满足简单条件的广义非线性算子的算法,以取代原同伦分析中的非线性算子.该广义非线性算子的构造保证了高阶形变方程的线性特征.这一方法的有效性通过一些算例得到了验证.最后通过同伦分析方法对Butler-Volmer方程进行了求解,结果显示过电位和电流密度的级数解析解与数值解吻合很好,并有很好的收敛效率。

英文摘要:

Butler-Volmer equation is the constitutive equation to describe the dynamic process of electrode reaction in electrochemical systems. Due to its strong nonlinearity in the mathe- matical form, the computing efficiency by numerical methods was frequently limited. Aiming at solving this equation ( coupled with two Ohm equations) more efficiently, an improved homotopy analysis method(HAM) was presented, in which a generalized nonlinear operator satisfying simple conditions was developed to replace the nonlinear operator in the original homotopy. The construction of generalized nonlinear operator guaranteed the linear property of higher-order deformation equations. The validity of this method was verified through some examples. Furthermore, this method was successfully applied in solving Butler-Volmer equation. The analytical solutions of overpotential and current density agree very well with the numerical solutions and the high efficiency is shown in the computing process.

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期刊信息
  • 《应用数学和力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:重庆交通大学
  • 主办单位:重庆交通大学
  • 主编:钟万勰
  • 地址:重庆南岸区重庆交通大学90信箱
  • 邮编:400074
  • 邮箱:applmathmech@cqjtu.edu.cn
  • 电话:023-62652450
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0887
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1060/O3
  • 邮发代号:78-21
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)收录期刊,我国力学类核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8965