Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Фізико-математичні науки / Математичне моделювання та обчислювальні методи


269. Олійник Олександр Ігорович. Математичне моделювання дифузійних процесів в електрохімічних системах з мікроелектродами різних геометричних форм: дис... канд. техн. наук: 01.05.02 / Харківський національний ун-т радіоелектроніки. - Х., 2004.



Анотація до роботи:

Олійник О.І. Математичне моделювання дифузійних процесів в електрохімічних системах з мікроелектродами різних геометричних форм. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2004.

Дисертація присвячена розробці ефективних підходів до чисельного моделювання дифузійних процесів у електрохімічних комірках з мікроелектродами, із застосуванням конформних та квазіконформних відображень.

У дисертації розглянуто математичні моделі дифузійного транспорту речовини, що описують реакцію простого переносу електрону та ЕХЛ, при різних методах збудження електролізу – хроноамперометрії та лінійній вольтаметрії.

Запропоновано метод виводу перетворення координат у разі коли відомий аналітичний розв’язок для розподілу концентрації речовини у стаціонарному режимі. Отримано квазіконформні та конформні відображення для моделювання процесів масопереносу у системах з дисковим, кільцевим та двома напівциліндричними мікроелектродами. Досліджено послідовність перехідних дифузійних режимів у електрохімічній комірці з кільцевим мікроелектродом. Отримано аналітичний розв’язок для режимів генератор-колектор та ЕХЛ у системі з двома напівциліндричними мікроелектродами у стаціонарному режимі.

У дисертаційній роботі отримані нові теоретично обґрунтовані результати чисельного моделювання дифузійний процесів у електрохімічних системах з одиночними та парними мікроелектродами різних геометричних форм за різних умов проходження електролізу з використанням конформних відображень, що вперше були запропоновані у даній роботі. Прикладним результатом роботи є комп’ютерні програми, що дозволяють досліджувати дифузійні процеси в системах з мікроелектродами різних геометричних форм, що в свою чергу дає можливість пояснювати, передбачати і планувати хід електрохімічного експерименту.

Головні наукові результати дисертаційної роботи полягають в тому, що:

1. Запропоновано новий метод виводу перетворення координат для чисельного розв’язку задачі масопереносу у системі з мікродисковим електродом, що ґрунтується на аналітичному розв’язку для розподілу концентрації у стаціонарному режимі електролізу.

2. Виведено квазіконформне відображення для моделювання дифузійних процесів у системі з мікродисковим електродом. Чисельні результати, отримані за допомогою даного квазіконформного відображення, мають високу точність (похибка менш ніж 0,24%), що доводить більшу ефективність запропонованого квазіконформного відображення у порівнянні з відображеннями, що були запропоновані раніше.

3. Вперше запропоновано конформне відображення для чисельного моделювання процесів масопереносу в електрохімічній комірці з кільцевим мікроелектродом. Висока точність отриманих результатів (для стаціонарного режиму похибка менш ніж 0,14% при довільній ширині кільця) доведена порівнянням з відомими аналітичними та чисельними розв’язками.

4. Вперше встановлено послідовність зміни перехідних дифузійних режимів у електрохімічній системі з кільцевим мікроелектродом довільної ширини в умовах нестаціонарного електролізу. Доведено, що послідовності перехідних дифузійних режимів на тонких () та товстих () кільцевих мікроелектродах відрізняються. Визначені часові рамки дії кожного з перехідних дифузійних режимів. Теоретичні результати добре узгоджуються з експериментальними даними. Вперше було теоретично отримано коефіцієнт дифузії пара-бромонітробензолу у ацетонітрілу (), що було підтверджено експериментальними методами.

5. Запропоновано новий чисельний підхід з використанням конформного відображення до чисельного моделювання дифузійних процесів у електрохімічній системі з двома напівциліндричними мікроелектродами в умовах нестаціонарного електролізу.

6. Вперше виведені аналітичні розв’язки головних характеристик дифузійного процесу (концентрації, струму електролізу та інтенсивності ЕХЛ) для стаціонарного електролізу в електрохімічній системі з двома напівциліндричними мікроелектродами, що працюють у режимах генератор-колектор та ЕХЛ.

7. Здійснено порівняння ефективності двох електрохімічних систем з парними мікроелетродами: дві мікросмужки та два напівциліндри, що працюють у режимах: генератор-колектор та ЕХЛ. Доведена суттєва різниця у поведінці зазначених систем з перевагою системи двох напівциліндричних мікроелектродів – відгук системи (струм електролізу та інтенсивність ЕХЛ) з двома напівциліндрами більш ніж у 1,25 рази перевищує відгук системи з мікроелектродами-смужками, коли міжелектродна відстань порівнянна з шириною мікроелектродів.

Отримані результати можуть застосовуватися у вирішенні ряду фізико-хімічних і біохімічних задач, для пояснення та передбачення експериментальних даних у сучасній мікроелектродній електрохімії.