Mathematical Models of Joint Calculation of Electric and Thermal Fields in Electrochemical Systems (in Electrolytes)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This paper studies mathematical models for a joint calculation of electric and thermal fields in electrochemical systems (in electrolytes). As is known, passing of electric current through an electrolyte is accompanied by release of Joule heat. The consequence of temperature redistribution in an electrochemical system is a change in the main physical and chemical parameters: viscosity and density of the conductive medium, specific electrical and thermal conductivity, heat transfer coefficient, etc. Taking into account in mathematical models the mutual influence of thermal and electric fields is of particular importance in the technologies of electrolysis of non-ferrous metals (primarily in the industrial production of aluminum) that is accompanied by high-temperature conditions and intensive electrical heat and mass transfer. The processes of electrolytic-plasma removal of coatings, polishing of parts and plasma-electrolytic oxidation attract special attention from the machine-building industry due to the possibility of qualitative improvement of surface properties. In the article correctness of statements of nonlinear models are investigated. The question of unique solvability of the system is explored and a priori estimates of the generalized solution in the Sobolev norms are established. Also, the system of nonlinear partial derivative equations considered in the paper can describe a mathematical model for the joint calculation of electric and thermal fields in solid conductors of electricity and heat.

About the authors

Fedor V. Lubyshev

«Ufa University of Science and Technology»

Email: maxam721@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3279-4293

Dr.Sci. (Phys.-Math.), Professor, Department of Information Technology and Computer Mathematics

Russian Federation, 32 Zaki Validi St., Ufa 450076, Russia

Anatoly M. Bolotnov

«Ufa University of Science and Technology»

Email: bolotnovam@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-3309-2885

Dr.Sci. (Phys.-Math.), Professor, Department of Information Technology and Computer Mathematics

Russian Federation, 32 Zaki Validi St., Ufa 450076, Russia

Mahmut E. Fairuzov

«Ufa University of Science and Technology»

Author for correspondence.
Email: fairuzovme@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9118-660X

Ph. D. (Phys.-Math.), Associate Professor, Department of Information Technology and Computer Mathematics

Russian Federation, 32 Zaki Validi St., Ufa 450076, Russia

References

  1. N.P. Savenkova, S.V. Anpilov, R.N. Kuz’min, O.G. Provorova, T.V. Piskazhova, "Dvuhfaznaya trekhmernaya model’ alyuminievogo elektrolizera", Prikladnaya fizika, 2012, no. 3, 111–115 (In Russ.).
  2. N.P. Savenkova, A.YU. Mokin, N. S. Udovichenko, A.A. P’yanyh, "Matematicheskoe modelirovanie MGD-stabil’nosti alyuminievogo elektrolizera", Zhurnal Sibirskogo federalnogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii, 13:2 (2020), 243–253 (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.17516/1999-494X-0211
  3. V.R. Mukaeva, E.V. Parfenov, "Matematicheskoe modelirovanie processa elektrolitnoplazmennogo polirovaniya", Vestnik UGATU, 16:5 (2012), 67–73 (In Russ.).
  4. A.G. Rakoch, V.V. Hohlov, V.A. Bautin, N.A. Lebedeva, Yu.V. Magurova, I.V. Bardin, "Model’nye predstavleniya o mekhanizme mikrodugovogo oksidirovaniya metallicheskih materialov i upravlenie etim processom", Zashchita metallov, 42:2 (2006), 173–184 (In Russ.).
  5. V.T. Ivanov, F.V Lubyshev, A. S. Derkach, V. S. Merkur’ev, Metody sovmestnyh raschetov elektricheskih i teplovyh polej v elektrohimicheskih sistemah, Nauka Publ., Moscow, 1978 (In Russ.), 104 p.
  6. A.A. Samarskij, R.D. Lazarov, V. L. Makarov, [Difference schemes for differential equations with generalized solutions], Vysshaya shkola Publ., Moscow, 1987 (In Russ.), 296 p.
  7. O.A. Ladyzhenskaya, [Boundary value problems of mathematical physics], Nauka Publ., Moscow, 1973 (In Russ.), 408 p.
  8. A.A. Samarskij, P.N. Vabishchevich, [Computational heat transfer], Librokom Publ., M., 2009 (In Russ.), 784 p.
  9. J. Francu, "Monotone operators. A survey directed to applications to differential equations", Aplikace Matematiky, 35:4 (1990), 257–301.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Lubyshev F.V., Bolotnov A.M., Fairuzov M.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».