边界元素方法简化了腐蚀模拟

从ComsolMultiphysics®软件的5.4版开始，有用于模拟细长结构中的腐蚀的功能。这大大加快了使用石油平台等结构时所花费的总时间。通过使用边界元素方法（BEM）和专用光束元素当前分布，边界元素界面，不再需要有限元网络解决整个3D结构，从而节省了由细长组件组成的大腐蚀问题的时间。

比较有限元和边界元素方法

当在实际3D几何形状上求解物理方程时，数值方法需要您离散模型几何形状。这涉及将几何形状分解为元素。在每个元素中的某些点上，方程都可以解决，并描述了元素之间的关系，以便创建有限的方程组。

如果您选择使用有限元方法（fem），您必须离散几何界限内部的音量。如果选择使用边界元素方法（BEM），则设置了方程系统，因此您只需要离散模型几何形状中的边界（这仅适用于模型域中线性的问题）。然后，元素较少。但是，物理方程将每个边界元素与其他每个边界元素联系起来，与卷上的有限元素不同，这些元素仅由方程连接到其邻居。两种方法都有优势和缺点。这篇博客文章讨论了BEM展示其效率的示例。

研究复杂结构中的腐蚀

我们写了关于的重要性以前的博客文章中的石油平台中的腐蚀管理。这样的结构通常位于海底上，夹克结构或浮动场上方作为浮动生产单元。这样的夹克结构通常很大且复杂，并包括很多管道。钢腿；并希望有许多牺牲阳极氧化以保护结构免受腐蚀。

当使用大型结构（例如夹克结构）时，可能会有数百甚至数千种阳极非常接近结构构件。如果您想在此类结构上使用体积（3D）网格，则由于弯曲表面和阳极和结构部件之间的弯曲表面和较薄的间隙，最终将获得许多表面和小的网格元素。为了快速评估大型外套结构的阴极保护方案，使用腐蚀模块中提供的边缘元素的BEM很有用。

钢与AG/AGCL电化学潜力的电势在浸入海水中的外套结构上，按照当前分布，边界元素界面。

上图展示了包含3000多个不同边缘的模型的结果。给出每个边缘的半径，并根据钢（受保护的阴极）制成还是代表牺牲阳极，指定适当的电流密度。使用COMSOL多物理学中的选择功能将几个不同的维度和当前密度组合起来很容易。

通过使用当前分布，边界元素接口，您只需要为边缘创建离散化。计算的其余部分基于边界元素方法，这意味着不需要周围体积的离散化。为此结构创建边缘网格只需几秒钟，但是对于具有体积网格的全尺寸固体结构，将需要更多的工作和计算资源。

利用边界元素方法的功能

当建立模型时当前分布，边界元素物理接口，您需要从物理界面选择清单电化学分支。

屏幕截图显示选择物理窗口，访问腐蚀模块。

一旦建立了由边缘组成的几何形状，就可以分配边电极特征输入电极半径和电极反应参数。

使用边电极特征指定边缘对象的半径和电极反应参数。

通过指定边缘半径，您还可以指定它应补偿电解质中的管体积。反过来，边缘在无限电解质中以边缘源的形式实现。但是，如果有许多边缘或试管并且它们靠近，它们将降低电解质的有效电导率。因此，如果您选中对管体积的补偿框，则每个管子都被视为固体管，每个元素的自由度都要多两个自由度。

可以通过复选框启用电解质的管子的补偿。设置窗户。

现在，您可以像往常一样定义电极反应的阳极和阴极，并解决模型。

求解后出现的默认图之一包括线沿着边缘的绘图，其中管子的厚度取自物理界面中指定的管半径。

用管图上的边缘上的电势，显示了管的虚拟尺寸。

在这篇博客文章中，我们展示了一种处理大型苗条结构的方法当前分布，边界元素界面。通过利用BEM和专业元素，我们能够减少在网格和模型设置上所花费的时间。

增强您的腐蚀模拟过程

仔细研究腐蚀模块，以了解有关Comsol多物理学对阴极保护和腐蚀模拟的能力的更多信息：

编者注：此博客文章已于12/12/18更新，以包括有关可用新功能的信息Comsol多物理学的5.4版。