管內(nèi)陰極保護(hù)邊界元法的程序設(shè)計(jì)及其數(shù)值實(shí)驗(yàn).pdf

1、數(shù)值模擬計(jì)算可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)陰極保護(hù)的保護(hù)效果，解決傳統(tǒng)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中的弊端，所以數(shù)值模擬方法已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到腐蝕與防護(hù)計(jì)算領(lǐng)域。本文基于邊界元的數(shù)值模擬方法，計(jì)算了流動(dòng)管內(nèi)體系的電位分布的規(guī)律，并對(duì)相關(guān)的方面做了研究。
　　在穩(wěn)定無(wú)源的腐蝕場(chǎng)中，電位分布符合拉普拉斯控制微分方程。本文從高斯散度定理和格林公式出發(fā)，用加權(quán)余量法，以拉普拉斯方程的基本解作為試探函數(shù)推導(dǎo)出了邊界元法的出發(fā)方程，并用管單元對(duì)場(chǎng)域的邊界進(jìn)行離散得到包含未知電

2、位和電流值線性方程組。此外，還論述了用管單元對(duì)軸對(duì)稱體系離散相對(duì)線性單元和有限元法的優(yōu)點(diǎn)，不僅減少了未知函數(shù)值，大大減少了工作量，還避免了邊界角點(diǎn)和奇異積分的處理。利用C＃編程語(yǔ)言編寫(xiě)了窗口應(yīng)用程序——SKLBEM，對(duì)非邊界條件采用了分段線性擬合法處理，計(jì)算了電位分布和電流密度分布。同時(shí)，有限元軟件ANSYS計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)量基本和SKLBEM計(jì)算結(jié)果一致，驗(yàn)證了程序的可靠性。
　　陰極保護(hù)的電位分布與電解質(zhì)溶液的電阻率，被保護(hù)結(jié)

3、構(gòu)的尺寸，陽(yáng)極種類(lèi)、數(shù)量和布置以及邊界條件的選取有關(guān)。本文從被保護(hù)管道的管徑，電解液的電阻率，陽(yáng)極間隔和極化曲線等方面討論了對(duì)電位分布的影響。隨著管徑的增大，管道受保護(hù)的距離增大，得出保護(hù)半徑符合經(jīng)典的陰極保護(hù)理論公式;電位隨電阻率變化的分布規(guī)律說(shuō)明，在低的電阻率情況下，保護(hù)電流可以達(dá)到管道的更遠(yuǎn)端，使更遠(yuǎn)陽(yáng)極端電位更負(fù)，管道受保護(hù)的范圍更大，保護(hù)效果越好;極化曲線的極化阻率大時(shí)，電位分布的發(fā)散性好。
　　本文對(duì)電極在實(shí)際體系的交

4、流阻抗分析，按掃描速率對(duì)極化曲線的影響確定最大掃描速率，獲得更接近實(shí)際情況的極化曲線，從而得到更理想的數(shù)值解。正確極化曲線的最大掃描速率與極化電流相對(duì)誤差、電壓掃描范圍成正比，與反應(yīng)電阻和電容成反比極化電阻和電容增大時(shí)，測(cè)量極化曲線的掃描速率相應(yīng)成比例降低。碳鋼的反應(yīng)阻抗首先隨保護(hù)電位負(fù)移增加，到一定電位達(dá)到最大，隨后隨電位負(fù)移下降;最大反應(yīng)阻抗時(shí)的電位為電極的最佳保護(hù)電位，該保護(hù)電位隨保護(hù)表面的變化而變化，表面鈣鎂鹽沉積后，最佳保護(hù)電