5. Анализ результатов.

Важным этапом проведения исследований является анализ полученных результатов. Для предлагаемого набора задач основными графиками являются линейные распределения парциальных плотностей заряда, суммарной объёмной плотности заряда и напряжённости электрического поля в различные моменты времени переходного процесса. Для вывода соответствующих графиков следует использовать меню Postprocessing > Domain Plot Parameters…:

В нём нужно либо выбрать времена для вывода решения из списка, либо задать их как вектор значений, предварительно выбрав в разделе “Solution to use” пункт “Interpolated times”. Замечание: необходимо, чтобы в те моменты времени, в которые будут выводиться графики, было произведено сохранение результатов (чтобы они были указаны в настройках решателя в поле “Time list”).

Перед сохранением графика нужно произвести настройки: увеличить шрифт и толщину линий, вывести легенду и подписать оси:

Помимо выше перечисленных графиков необходимо представить ампер-секундную характеристику, вычисленную по формуле (18) с учётом всех сортов ионов, и, если рассматривается случай с двумя сортами ионов, то график зависимости тока рекомбинации от времени и график распределения интенсивности рекомбинации в объёме.

При подготовке отчёта следует включить в текст значения всех параметров с указанием их размерности, провести оценку характерных значений плотностей заряда и времён установления процесса.

6. Задания для решения.

1-ый семинар:

Моделирование сил межмолекулярного взаимодействия в жидкостях (потенциал Леннард-Джонса).

Задание. Построить графики распределения потенциала и сил (с коэффициентами для реальных элементов), указать равновесное расстояние между молекулами; сравнить, во сколько раз сила взаимодействия между рассматриваемой молекулой и вторым слоем молекул меньше, чем сила взаимодействия с первым слоем (т.е. с ближайшей молекулой); определить, во сколько раз изменится сила межмолекулярного взаимодействия при уменьшении и увеличении линейного расстояния между молекулами на 10 %, и отметить соответствующие точки на графике. Отдельно рассмотреть случай, когда одна молекула заменена на ион (т.е. когда сила притяжения усилена по сравнению со случаем диполь-дипольного взаимодействия).

2-ой семинар:

1. Слабая униполярная инжекция (с постоянной плотностью тока инжекции).

Под силой инжекции понимается степень влияния инжектированного заряда на напряжённость внешнего электростатического поля. Соответствующее значение плотности заряда можно оценить, проанализировав уравнение Пуассона, записанное для одномерного случая:

. (24)

Обезразмерим уравнение, введя следующие переменные: , :

. (25)

Множитель, стоящий перед , имеет размерность, обратную к объёмной плотности заряда, и является естественным характерным значением объёмной плотности заряда :

. (26)

Если объёмная плотность заряда, полученная при решении, много меньше характерного значения , то такой случай будет относиться к слабой инжекции. Объёмная плотность заряда у поверхности электрода связана с плотностью тока инжекции (в [1/(м²*с)]) следующим образом:

. (27)

Следовательно, характерное значение плотности тока инжекции составляет:

. (28)

2. Сильная униполярная инжекция (с постоянной плотностью тока инжекции).

Выбрать такую интенсивность инжекции, чтобы реализовать случай сильной инжекции. Рассмотреть полученные распределения парциальных плотностей заряда и сопоставить их с распределениями парциальных плотностей тока. Экспериментально определить то значение плотности тока инжекции, при котором инжектированный заряд изменит направление электрического поля в приэлектродном слое.

3. Сильная униполярная инжекция с зависимостью от напряжённости электрического поля.

Задать линейную зависимость плотности тока инжекции от напряжённости электрического поля такую, чтобы реализовать случай очень сильной инжекции. Рассмотреть процессы самосогласования интенсивности инжекции и напряжённости электрического поля, вызывающей эту инжекцию. Вывести график зависимости тока инжекции от времени.

3-ий семинар:

4. Слабая биполярная инжекция (с постоянной плотностью тока инжекции) без рекомбинации.

Выбрать такую же интенсивность инжекции, как и в случае слабой униполярной инжекции. Коэффициент рекомбинации временно задать равным нулю. Описать, как изменяется распределение напряжённости электрического поля в течение переходного процесса.

5. Слабая биполярная инжекция (с постоянной плотностью тока инжекции) с реальным значением рекомбинации.

Не изменяя интенсивность инжекции, включить рекомбинацию.

6. Сильная биполярная инжекция (с постоянной плотностью тока инжекции) с реальным значением рекомбинации.

Выбрать такую же интенсивность инжекции, как в случае сильной униполярной инжекции, и использовать реальное значение коэффициента рекомбинации. Рассмотреть два случая: когда объёмная плотность заряда не влияет на напряжённость электрического поля (искусственно задав нулевой правую часть уравнения (1)); и с реальным влиянием объёмного заряда на напряжённость электрического поля. Описать характерные черты распределения заряда в случае доминирования рекомбинационного слагаемого. Если роль рекомбинации окажется малой, можно искусственно завысить коэффициент рекомбинации.

4-ый семинар: