為使理論模型計(jì)算得到的腐蝕靜電場與實(shí)際海水環(huán)境下測量得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更好地進(jìn)行擬合,提出流動(dòng)介質(zhì)條件下基于Sommerfeld積分的點(diǎn)電荷電位求解方法,定性分析環(huán)境因素對靜電場幅值的影響。結(jié)合電化學(xué)及流體力學(xué)相關(guān)理論,對電化學(xué)極化與濃差極化共同控制下產(chǎn)生的腐蝕電流密度進(jìn)行計(jì)算,基于腐蝕電流密度建立點(diǎn)電荷模型、計(jì)算介質(zhì)中的腐蝕靜電場,得到靜電場幅值隨介質(zhì)溫度、含鹽度及流速的變化規(guī)律,并進(jìn)行水池實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,實(shí)際腐蝕情況比理論模型更加復(fù)雜,在一定環(huán)境條件下,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算具有較好的擬合性,擬合平均誤差在10%以內(nèi)。 

【文章來源】：兵工學(xué)報(bào). 2020,41(03)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

金屬表面擴(kuò)散層示意圖

層流介質(zhì)中金屬表面發(fā)生的腐蝕反應(yīng)屬于均勻腐蝕[14-15]，當(dāng)介質(zhì)中的測量點(diǎn)與腐蝕反應(yīng)電極距離較近時(shí)，金屬之間的距離不能被忽視。為了提高理論模型的準(zhǔn)確性，將其分別等效為正、負(fù)電荷模型。當(dāng)金屬發(fā)生腐蝕的面積較大時(shí)，其面積也應(yīng)考慮在模型中。本文主要研究環(huán)境因素對電場的影響，忽略腐蝕面積對電位的影響。假設(shè)兩種金屬的腐蝕面積均為ΔAFe,Cu，電解質(zhì)的層流流動(dòng)速度為v，電荷坐標(biāo)、測量點(diǎn)坐標(biāo)以及介質(zhì)參數(shù)如圖2所示。圖2中，εa、σa、μa分別為空氣介質(zhì)中的相對介電常數(shù)、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，εs、σs、μs分別為海水介質(zhì)中的相對介電常數(shù)、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，εf、σf、μf分別為海床介質(zhì)中的相對介電常數(shù)、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，h為金屬板與海水介質(zhì)表面的垂直距離，L+、L-分別為正、負(fù)電荷模型到測量點(diǎn)的距離，H為海水深度，(x+,y+,0)、(x-,y-,0)、(x,y,z)分別為正電荷、負(fù)電荷和測量點(diǎn)在模型坐標(biāo)系中的坐標(biāo)參數(shù)。根據(jù)點(diǎn)電荷求解電位的表達(dá)式φ=q/(4πσaR+)(R+為點(diǎn)電荷到求解位置的距離)，首先利用漢克爾變換對1/R+進(jìn)行Sommerfeld積分公式展開，得

雖然溫度增加會(huì)使氧的活化能增加使其更利于在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，同時(shí)會(huì)使其在溶液中的擴(kuò)散速度增加，使極限電流密度id增加，但介質(zhì)電導(dǎo)率的變化對介質(zhì)中靜電場產(chǎn)生的影響也應(yīng)考慮在內(nèi)[19]，故電場強(qiáng)度隨溫度變化是由腐蝕電流和電導(dǎo)率隨溫度變化共同決定的。3.2 鹽度對電場幅值的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電偶腐蝕下非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散瞬時(shí)靜電場分析[J]. 王向軍,張建春,徐慶林.  國防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(03)
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博士論文
[1]對流擴(kuò)散方程的特征有限元方法[D]. 王紅梅.山東大學(xué) 2012



本文編號：3212448