Computational modelling of metal-electrolyte reactions is central to the understanding and prediction of a wide range of physical phenomena, yet this is often challenging owing to the presence of numerical oscillations that arise due to dissimilar reaction rates. The ingress of hydrogen into metals is a paradigmatic example of a technologically-relevant phenomenon whose simulation is compromised by the stiffness of the reaction terms, as reaction rates vary over orders of magnitude and this significantly limits the time increment size. In this work, we present a lumped integration scheme for electro-chemical interface reactions that does not suffer from numerical oscillations. The scheme integrates the reactions in a consistent manner, while it also decouples neighbouring nodes and allows for larger time increments to be used without oscillations or convergence issues. The stability and potential of our scheme is demonstrated by simulating hydrogen ingress over a wide range of reaction rate constants and environmental conditions. While previous hydrogen uptake predictions were limited to time scales of minutes, the present lumped integration scheme enables conducting simulations over tens of years, allowing us to reach steady state conditions and quantify hydrogen ingress for time scales relevant to practical applications.


翻译:金属-电解液反应的数值模拟是理解和预测广泛物理现象的核心,然而由于反应速率差异引发的数值振荡,这一过程常面临挑战。氢向金属中的渗入是典型的技术相关现象,其模拟因反应项刚度而受到制约:由于反应速率跨越多个数量级,这严重限制了时间增量的大小。本研究提出一种针对电化学界面反应的集总积分格式,该格式不受数值振荡影响。该格式以一致方式积分反应项,同时解耦相邻节点,使得在无振荡或收敛问题的条件下可采用更大的时间增量。通过模拟不同反应速率常数与环境条件下的氢渗入过程,验证了该格式的稳定性与潜力。以往的氢吸收预测仅能限于分钟级时间尺度,而本文提出的集总积分格式使得模拟可跨越数十年时间尺度,从而能够达到稳态条件,并对实际应用相关时间尺度下的氢渗入进行量化。

0
下载
关闭预览

相关内容

Integration:Integration, the VLSI Journal。 Explanation:集成,VLSI杂志。 Publisher:Elsevier。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/integration/
【ICDM 2022教程】图挖掘中的公平性:度量、算法和应用
专知会员服务
28+阅读 · 2022年12月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月28日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月26日
VIP会员
最新内容
对抗环境下超视距目标打击的情报支援
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:49
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
11+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
6+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
6+阅读 · 7月20日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员