腐蚀模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.5 版本为“腐蚀模块”的用户引入了一个电流分布,管 接口,一个使用能斯特方程计算平衡电位的操作界面,以及基于化学方程的浓度依赖性 Butler-Volmer 动力学。请阅读以下内容,进一步了解腐蚀的新增功能。

“电流分布,管”接口

新版本新增了电流分布,管 接口,用于模拟管道内部腐蚀,主要求解三维空间内具有一定半径的管路中,沿管路方向的内部电解质电位。由于此接口求解的是管路切线方向的电荷平衡方程,与其相应的全三维问题相比,该接口可以大幅减少计算时间和资源,其中特别定制的管点牺牲阳极 特征大大简化了腐蚀保护系统建模流程。您可以在使用电阻控制阴极保护的内部管道腐蚀防护模型中看到这一新接口的应用演示。例如,该接口可用于设计过程工业中的腐蚀保护系统。

管道系统模型,图中将管道电位进行可视化,许多红色区域表示最高电位和受保护最少的部分。 管道系统 采用牺牲阳极保护的管道系统中的管道电位。红色区域表示最高电位,呈现了受保护最少的部分。

使用能斯特方程计算平衡电位

电极反应多孔电极反应 特征中,您可以使用新的能斯特方程 选项来定义电极反应的平衡电位,从而更容易建立热力学一致的模型。在求解多种浓度的物理场接口(例如三次电流分布化学 接口)中,平衡电位将基于反应化学计量自动与浓度相关。“案例库”中具有能斯特平衡电位的所有模型都已更新为使用这一新特征。

“多孔电极反应”特征设置,其中打开了“平衡电位”栏并选中“能斯特方程”。 多孔电极反应特征:平衡电位 三次电流分布,Nernst-Planck 接口中的 平衡电位“设置”栏。软件基于反应化学计量和物质浓度自动计算平衡电位。

浓度依赖性 Butler-Volmer 动力学

电极反应多孔电极反应 特征中,Butler-Volmer线性 Butler-Volmer 动力学表达式的交换电流密度现在可以基于反应化学计量自动定义为与浓度相关。如果在定义平衡电位时使用了能斯特方程 选项,就可以使用该选项。在三次电流分布,Nernst-Planck 接口中,交换电流密度类型可以使用质量作用定律集总多级 选项。“案例库”中具有能斯特平衡电位和浓度依赖性动力学的所有模型都已更新为使用这一新特征。

“多孔电极反应”特征设置,其中打开了“电极动力学”栏并选中 Butler-Volmer 表达式类型。 多孔电极反应特征:电极动力学 三次电流分布,Nernst-Planck接口中的 电极动力学“设置”栏。软件基于反应化学计量和物质浓度自动计算交换电流密度。

化学接口支持电极反应

5.5 版本在“腐蚀模块”中添加的化学 接口现在包含电极反应电极反应组 特征,支持定义多种物质和电极反应,以及普通的化学反应。此外,您还可以通过化学 接口自动计算混合物和热力学属性,如平衡电位。由这些特征定义的变量(例如局部电流密度和平衡电位)可以同任何其他适用的物理场接口相耦合。

使用两个“化学”接口时的“电极反应”特征设置。 电极反应特征:化学接口 此模型使用两个 化学接口来定义固体氧化物水电解槽中化学反应的平衡电位和动力学。

新的吸附模型

多孔介质稀物质传递裂隙中的稀物质传递 接口包含两个新的等温吸附模型,用于预测溶解物质在多孔介质中的吸附情况。新版本在现有的 Langmuir 和 Freundlich 等温吸附模型中添加了 Brunauer–Emmett–Teller (BET) 和 Toth 等温吸附模型。

新的教学案例

5.5 版本新增了一个教学案例。