边界元方法计算牺牲阳极的接水电阻.pdfVIP

3 y Θ 2 2 2 2 第 3 卷　第 4 期 电化学 V o l. 3　N o. 4 1997 年 11 月 EL ECTROCH EM ISTR Y N ov. 1997 边界元方法计算牺牲阳极的接水电阻① 吴建华 　　孙明先　　刘光洲　　陈光章 (七二五所青岛分部　青岛　266071) 吴　琼　　金在律　　郑云龙 (大连理工大学　大连　116024) 摘要　本文在建立了阴极保护电位场数学模型的基础上, 以边界元方法模拟牺牲阳极与低 碳钢直接偶合时牺牲阳极的工作状态. 码头模拟试验表明, 本文采用的边界元方法可以准确计算 牺牲阳极的发生电流及接水电阻, 可为阴极保护设计提供准确的设计参数, 并对板状牺牲阳极长 宽比对阳极发生电流和接水电阻的影响进行了计算和讨论. 关键词　边界元方法 (BEM ) , 牺牲阳极, 阴极保护, 发生电流, 接水电阻 自 1964 年 K lingert 等首先用差分法研究了电极的几何形状等因素对电位分布的影响以 来, 关于数值计算方法在电化学腐蚀和阴极保护领域的应用已有许多报导[1～ 7 ]. 近年来, 大部 分文献均应用边界元方法 (BEM ) 处理阴极保护电位场, 边界元法的要点是对边界积分方程通 过离散、插值等手段建立关于边界上未知数的方程. 进而求解得出所要求的物理量, 当它处理 二维问题时可在一维曲线上划分单元, 处理三维问题时则在二维曲面上划分单元, 其所包含的 未知数完全分布在边界上, 不涉及域内, 大大减少了未知数的量. 在牺牲阳极阴极保护设计中, 牺牲阳极的接水电阻和发生电流的数值对计算阳极用量和 阳极寿命有重要影响, 目前牺牲阳极的接水电阻及发生电流多由经验公式估算, 与实测值有较大 偏差. R. Stromm en [7 ] 利用有限差分法计算了牺牲阳极的接水电阻并与经验公式计算值??较后, 证 明环境和工作条件强烈地影响着阳极接水电阻. 本文旨在利用边界元方法处理牺牲阳极与低碳钢 直接偶合形成的阴极保护电位场, 计算牺牲阳极的发生电流、驱动电位和接水电阻. 1　数学模型的建立 在建立数学模型之前, 为了必要的简化, 提出如下假设: 1) 电解质 (海水) 为均匀介质. 2) 阴极保护电位场为稳态场, 由此可利用稳态的阳极极化曲线和阴极极化曲线作为边界 条件, 模拟某些条件下极化达稳态时的电位场. 3) 电流流过电解质时, 遵循欧姆定律, 即 - 1 　I = - E (1) ① 本文 1997 03 25 收到, 1997 06 23 收到修改稿 y Θ y y y Θ 5 5 y y 8 5 5 5