环境因素对层流下腐蚀静电场的影响

发布时间：2021-06-05 15:43

　　为使理论模型计算得到的腐蚀静电场与实际海水环境下测量得到的实验结果更好地进行拟合,提出流动介质条件下基于Sommerfeld积分的点电荷电位求解方法,定性分析环境因素对静电场幅值的影响。结合电化学及流体力学相关理论,对电化学极化与浓差极化共同控制下产生的腐蚀电流密度进行计算,基于腐蚀电流密度建立点电荷模型、计算介质中的腐蚀静电场,得到静电场幅值随介质温度、含盐度及流速的变化规律,并进行水池实验验证。结果表明,实际腐蚀情况比理论模型更加复杂,在一定环境条件下,实验结果与理论计算具有较好的拟合性,拟合平均误差在10%以内。 

【文章来源】：兵工学报. 2020,41(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

金属表面扩散层示意图

层流介质中金属表面发生的腐蚀反应属于均匀腐蚀[14-15]，当介质中的测量点与腐蚀反应电极距离较近时，金属之间的距离不能被忽视。为了提高理论模型的准确性，将其分别等效为正、负电荷模型。当金属发生腐蚀的面积较大时，其面积也应考虑在模型中。本文主要研究环境因素对电场的影响，忽略腐蚀面积对电位的影响。假设两种金属的腐蚀面积均为ΔAFe,Cu，电解质的层流流动速度为v，电荷坐标、测量点坐标以及介质参数如图2所示。图2中，εa、σa、μa分别为空气介质中的相对介电常数、电导率和磁导率，εs、σs、μs分别为海水介质中的相对介电常数、电导率和磁导率，εf、σf、μf分别为海床介质中的相对介电常数、电导率和磁导率，h为金属板与海水介质表面的垂直距离，L+、L-分别为正、负电荷模型到测量点的距离，H为海水深度，(x+,y+,0)、(x-,y-,0)、(x,y,z)分别为正电荷、负电荷和测量点在模型坐标系中的坐标参数。根据点电荷求解电位的表达式φ=q/(4πσaR+)(R+为点电荷到求解位置的距离)，首先利用汉克尔变换对1/R+进行Sommerfeld积分公式展开，得

虽然温度增加会使氧的活化能增加使其更利于在阴极发生还原反应，同时会使其在溶液中的扩散速度增加，使极限电流密度id增加，但介质电导率的变化对介质中静电场产生的影响也应考虑在内[19]，故电场强度随温度变化是由腐蚀电流和电导率随温度变化共同决定的。3.2 盐度对电场幅值的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]电偶腐蚀下非稳态扩散瞬时静电场分析[J]. 王向军,张建春,徐庆林.  国防科技大学学报. 2019(03)
[2]浅海中电导率对同一水平面轴频电场的影响[J]. 王向军,张建春,嵇斗,田婕,张继烈.  海军工程大学学报. 2018(02)
[3]影响舰船外加电流阴极保护电位因素分析及仿真[J]. 柳懿,王向军.  全面腐蚀控制. 2017(01)
[4]基于边界元法的船舶水下静电场模型[J]. 谭浩,蒋治国,王宇.  海军工程大学学报. 2016(06)
[5]基于点电荷模型的舰船静电场反演算法研究[J]. 姜润翔,林春生,龚沈光.  兵工学报. 2015(03)
[6]两层介质中运动水平时谐偶极子产生的电磁场[J]. 毛伟,林春生.  兵工学报. 2009(05)

博士论文
[1]对流扩散方程的特征有限元方法[D]. 王红梅.山东大学 2012



本文编号：3212448