Pulido electroquimico

Pulido Electroquímico
Este ejemplo tiene la intención de mostrar el principio del pulido electroquímico. El modelo simplificado consiste en dos electrodos y un electrolito intermedio. El electrodo positivo (ánodo) posee una protuberancia, que representa un defecto en la superficie. El propósito del modelo es examinar como esta protuberancia va desapareciendo en función del tiempo.

LaDefinición del Modelo
La caída de potencial entre los electrodos es de 30V, y el electrolito posee una conductividad de 10 S/m, la separación entre los electrodos es de 0.4 mm y el largo de ellos es de 3 mm.

Ánodo
Electrolito

Cátodo

El modelar la oxidación de un electrodo requiere de una frontera móvil, esto debido a que la geometría cambia y la distribución de corriente lo hace con ella. Unmodelo realmente simple de esta oxidación está basado en la suposición de que la velocidad de oxidación es proporcional a la densidad normal de corriente en la superficie del electrodo. La velocidad, U, normal a la malla en la superficie del electrodo se vuelve:

Donde k es la constante de proporcionalidad, y Jn es la densidad normal de corriente. En este modelo, k = 1x10-11 m3/A∙s, y debe serdefinida en al área de constantes para realizar el modelo.

Instrucciones para comenzar el Modelo
       Primeramente damos doble click en el ícono de Comsol Multiphysics en nuestro escritorio, estos nos llevará a Model Navigator. Ahora seleccionamos 2D de la lista Space dimensión. En Application mode seleccionamos COMSOL Multiphysics/Deformed Mesh/Moving Mesh (ALE)/Transient Analysis.Ahora damos click en Multiphysics y después en Add. En Application mode debemos seleccionar la siguiente ruta: COMSOL Multiphysics/Electromagnetics/Conductive Media DC. Damos click en Add, esto agregará a nuestro modelo la aplicación. Damos click en ok, se cerrará el Navegador.

Construcción de la Geometría del Modelo
Una vez dentro del programa seguiremos las instrucciones siguientes:         Damos click en el botón Rectangle/Square de la barra de dibujo y dibujamos un rectángulo con esquinas en (x=-1.4, y=0) y (x=+1.4, y=0.4) Presionamos Shift + click en el botón Ellipse/Circle (Centered) de la barra de dibujo. En el cuadro de diálogo, ingresar 0.3 en el campo de edición Radius y en las coordenadas x e y los valores (0,0.6). Damos click en ok. Seleccionar ambos objetos presionandoCtrl + A, los objetos se verán marcados en rojo. Ahora damos click en el botón Difference de la barra de dibujo, esto creará la protuberancia en el electrodo. El modelo requiere que la escala sea de milímetros y no de metros, así que damos click sobre el objeto y presionamos el botón Scale de la barra de dibujo. Ahora ingresamos un factor de escala de 1x10-3 en ambos campos de edición, esto es,en X e Y. Damos click en ok. Ahora damos click en Zoom Extents, de la barra principal, hemos terminado con la geometría del modelo.

Subdomain Settings – Conductive Media DC     Seleccionamos el menú Multiphysics y activamos la aplicación Conductive Media DC. Nos dirigimos al menú Physics, seleccionamos Subdomain Settings. En el cuadro de diálogo Subdomain Settings, seleccionamos elsubdominio 1 e ingresamos un valor de 10 en el campo de edición Electric Conductivity. Damos click en ok.

Boundary Settings – Conductive Media DC   Seleccionamos el menú Physics y vamos a la opción Boundary Settings. Para las fronteras 3,4,6 y 7 seleccionamos la opción Electric potential de la lista Boundary Condition e ingresamos el valor de 30 en el campo de edición para Electric Potential. Paralas fronteras 1 y 5, seleccionamos Electric Insulation de la lista Boundary Condition. El aislamiento eléctrico es una buena aproximación para simular que los electrodos se extienden indefinidamente en ambas direcciones. Para la frontera 2 seleccionamos Ground como condición frontera. Damos click en ok para cerrar el cuadro de diálogo.



 

Boundary Settings – Moving Mesh (ALE)   ...