在海底管道的陰極保護(hù)中數(shù)學(xué)模型的建立與應(yīng)用研究.pdf

1、本論文在模擬實(shí)驗(yàn)所用的天然海水、四倍稀釋海水和十六倍稀釋海水中將鋁陽極進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)所用鋁陽極發(fā)出的電流均能在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)達(dá)到模擬實(shí)驗(yàn)所要求的臨界值，滿足模擬實(shí)驗(yàn)的基本活化性能要求。在上述三種海水介質(zhì)中將無垢層和已經(jīng)預(yù)先形成垢層的鋼絲試樣進(jìn)行陰極極化掃描，得到了做數(shù)值模擬時(shí)表觀面電阻率的重點(diǎn)取值范圍。 根據(jù)相似論和因次分析的理論，將四米鋼絲作為模擬海管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，得到了鋼絲試樣及鋁陽極的極化信息，從而得到了用

2、于數(shù)值計(jì)算的邊界條件，可以用于驗(yàn)證建立的數(shù)學(xué)模型是否合理，又可以為實(shí)際海管的陰極保護(hù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)資料，起到了將數(shù)值計(jì)算與陰極保護(hù)設(shè)計(jì)相結(jié)合的紐帶作用。 由于鋼絲上各點(diǎn)相對(duì)于陽極存在空間上的差異，因此各點(diǎn)的表觀面電阻率也存在差異。將四米鋼絲均勻分為十段，每一段與陽極相連，在天然海水中進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，得到了十段鋼絲的平均表觀面電阻率均是時(shí)間的函數(shù)，在空間上表觀面電阻率呈波浪形分布。 在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，通過將

3、數(shù)學(xué)模型中表觀面電阻率取不同值進(jìn)行有限元計(jì)算的比較，得出對(duì)于模擬海管取平均表觀面電阻率值得到的有限元計(jì)算結(jié)果是合理的。然后將在三種海水介質(zhì)中所得到的邊界條件用于數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，由于模擬實(shí)驗(yàn)中陽極電位很難測準(zhǔn)，導(dǎo)致數(shù)值計(jì)算結(jié)果同實(shí)測值之間有較大誤差。實(shí)驗(yàn)中得到距離陽極0.382·L(L為鋼絲長度)處的電位可以作為鋼絲的平均電位，所以采取了將數(shù)值計(jì)算結(jié)果經(jīng)上下平移使得在0.382·L處與實(shí)測值重合的方法，最終得到數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值能