会python真的可以为所欲为0(回)
346天前
这里还有人吗1(回)
531天前这里还有人吗0(回)
531天前
每天面对着电脑屏幕，敲打键盘。我所面对的并不只是代码，而是一种生活方式。0(回)
756天前到处都是羊，不想上班0(回)
835天前
鸽子
0(回)
840天前#include <iostream> |
#include <cmath> |
#include <vector> |
using namespace std; |
// 定义一些常数和参数 |
const double F = 96485.0; // 法拉第常数 (C/mol) |
const double R = 8.314; // 通用气体常数 (J/mol/K) |
const double T = 353.0; // 工作温度 (K) |
const double i0 = 0.1; // 交换电流密度 (A/cm2) |
const double alpha = 0.5; // 电荷转移系数 |
const double b = 0.05; // 质量传递系数 (cm/s) |
const double Lm = 25e-4; // 膜厚度 (cm) |
const double Lc = 10e-4; // 催化层厚度 (cm) |
const double Lg = 200e-4; // 气体扩散层厚度 (cm) |
const double sigma_m = 0.1; // 膜电导率 (S/cm) |
const double sigma_c = 100.0; // 催化层电导率 (S/cm) |
const double sigma_g = 10.0; // 气体扩散层电导率 (S/cm) |
const double cH2 = 0.2; // 氢气浓度 (mol/cm3) |
const double cO2 = 0.1; // 氧气浓度 (mol/cm3) |
// 定义边界条件 |
const double phi_a = 0.0; // 阳极电势 (V) |
const double phi_c = 0.6; // 阴极电势 (V) |
// 定义网格大小和节点数 |
const int Nm = 5; // 膜中的节点数 |
const int Nc = 5; // 催化层中的节点数 |
const int Ng = 20; // 气体扩散层中的节点数 |
const int N = Nm + 2 * Nc + 2 * Ng + 1; // 总节点数 |
const double dxm = Lm / Nm; // 膜中的网格大小 |
const double dxc = Lc / Nc; // 催化层中的网格大小 |
const double dxg = Lg / Ng; // 气体扩散层中的网格大小 |
// 定义一个函数来计算某个节点处的过电势 |
double eta(int i, double phi, double c) { |
if (i <= Ng + Nc) { // 阳极侧 |
return phi - log(cH2 / c) / (2 * alpha * F / R / T) - i0 / sigma_c / dxc; |
} |
else if (i >= Ng + Nc + Nm + Nc) { // 阴极侧 |
return phi - log(cO2 / c) / (4 * alpha * F / R / T) - i0 / sigma_c / dxc; |
} |
else { // 膜或界面 |
return 0.0; |
} |
} |
// 定义一个函数来计算某个节点处的电流密度 |
double current(int i, double phi, double c) { |
return i0 * (exp(2 * alpha * F * eta(i, phi, c) / R / T) - exp(-2 * (1 - alpha) * F * eta(i, phi, c) / R / T)); |
} |
// 定义一个函数来计算某个节点处的浓度 |
double concentration(int i, double phi, double c) { |
if (i <= Ng + Nc) { // 阳极侧 |
return cH2 * exp(-b * current(i, phi, c)); |
} |
else if (i >= Ng + Nc + Nm + Nc) { // 阴极侧 |
return cO2 * exp(-b * current(i, phi, c)); |
} |
else { // 膜或界面 |
return c; |
} |
} |
// 定义一个函数来计算某个节点处的电导率 |
double conductivity(int i) { |
if (i <= Ng) { // 阳极气体扩散层 |
return sigma_g; |
} |
else if (i <= Ng + Nc) { // 阳极催化层 |
return sigma_c; |
} |
else if (i <= Ng + Nc + Nm) { // 膜 |
return sigma_m; |
} |
else if (i <= Ng + Nc + Nm + Nc) { // 阴极催化层 |
return sigma_c; |
} |
else { // 阴极气体扩散层 |
return sigma_g; |
} |
} |
// 定义一个函数来计算某个节点处的网格大小 |
double mesh_size(int i) { |
if (i <= Ng) { // 阳极气体扩散层 |
return dxg; |
} |
else if (i <= Ng + Nc) { // 阳极催化层 |
return dxc; |
} |
else if (i <= Ng + Nc + Nm) { // 膜 |
return dxm; |
} |
else if (i <= Ng + Nc + Nm + Nc) { // 阴极催化层 |
return dxc; |
} |
else { // 阴极气体扩散层 |
return dxg; |
} |
} |
// 定义一个向量来存储每个节点处的电势 |
vector<double> phi(N); |
// 定义一个向量来存储每个节点处的浓度 |
vector<double> c(N); |
// 定义一个向量来存储每个节点处的电流密度 |
vector<double> i(N); |
// 用线性插值法初始化电势和浓度向量 |
for (int j = 0; j < N; j++) { |
phi[j] = phi_a + (phi_c - phi_a) * j / (N - 1); |
c[j] = 0.5 * (cH2 + cO2); |
} |
// 定义一个收敛性判断的容差 |
const double tol = 1e-6; |
// 定义一个变量来存储最大误差 |
double err; |
// 定义一个变量来计数迭代次数 |
int iter = 0; |
// 开始一个循环，直到收敛或达到最大迭代次数 |
do { |
// 用最新的电势和浓度值更新电流密度向量 |
for (int k = 0; k < N; k++) { |
i[k] = current(k, phi[k], c[k]); |
} |
// 用高斯-赛德尔法求解离散化的泊松方程，更新电势向量 |
for (int l = 1; l < N - 1; l++) { |
phi[l] = (conductivity(l - 1) * phi[l - 1] + conductivity(l + 1) * phi[l + 1] - i[l] * mesh_size(l)) / (conductivity(l - 1) + conductivity(l + 1)); |
} |
// 用高斯-赛德尔法求解离散化的质量守恒方程，更新浓度向量 |
for (int m = 1; m < N - 1; m++) { |
c[m] = (c[m - 1] + c[m + 1]) / 2 - b * i[m] * mesh_size(m) / 2; |
} |
// 计算旧值和新值之间的最大误差 |
err = 0.0; |
for (int n = 0; n < N; n++) { |
err = max(err, abs(phi[n] - phi_old[n])); |
err = max(err, abs(c[n] - c_old[n])); |
} |
// 增加迭代次数 |
iter++; |
// 打印迭代次数和误差 |
cout << "Iteration " << iter << ", error = " << err << endl; |
} while (err > tol && iter < 1000); // 循环结束 |
// 检查是否收敛 |
if (err <= tol) { |
cout << "Convergence achieved!" << endl; |
} |
else { |
cout << "Convergence failed!" << endl; |
} |
// 打印结果 |
cout << "Node\tPotential\tConcentration\tCurrent" << endl; |
for (int p = 0; p < N; p++) { |
cout << p << "\t" << phi[p] << "\t" << c[p] << "\t" << i[p] << endl; |
} |
// 定义一个主函数来运行仿真程序 |
int main() { |
// 调用仿真函数 |
simulate(); |
// 返回0表示成功执行 |
return 0; |
} |
