Обновления модуля Коррозия

В модуле Коррозия пакета COMSOL Multiphysics® 5.5 появился новый интерфейс Current Distribution, Pipe (Распределение тока, трубы), предназначенный для расчета равновесного потенциала с помощью уравнения Нернста и кинетики электрохимических реакций с учетом концентраций на основе модели Батлера-Фольмера. Подробнее об обновлениях модуля Коррозия можно узнать ниже.

Интерфейс Current Distribution, Pipe

Добавлен новый интерфейс Current Distribution, Pipe для моделирования внутренней коррозии в трубопроводах. В интерфейсе решаются уравнения для потенциала электролита внутри виртуальных труб заданного радиуса, которые в 3D модели представлены линиями. Поскольку используются осредненные уравнения баланса заряда вдоль линий, существенно снижаются требования к необходимым вычислительным ресурсам и сокращается время расчета по сравнению с решением соответствующей задачи в полноценной трехмерной постановке. Моделирование систем коррозионной защиты упрощено благодаря наличию специальной функции Pipe Point Sacrificial Anode. Использование нового интерфейса продемонстрировано в модели Коррозионная защита трубопровода с помощью катодной зашиты с резистивным управлением. Новый интерфейс можно использовать, например, для проектирования систем коррозионной защиты для применения в обрабатывающих отраслях промышленности.

Распределение потенциала в трубопроводной системе с протекторными анодами. Красным цветом отмечены области с высоким значением потенциала, что говорит о низкой степени защиты. Распределение потенциала в трубопроводной системе с протекторными анодами. Красным цветом отмечены области с высоким значением потенциала, что говорит о низкой степени защиты.

Расчет равновесного потенциала с помощью уравнения Нернста

В узлах Electrode Reaction и Porous Electrode Reaction равновесный потенциал электродных реакций можно рассчитать, используя новую опцию Nernst Equation, которая упрощает настройку термодинамически согласованных моделей. В физических интерфейсах, где выполняется расчет нескольких концентраций, например в интерфейсах Tertiary Current Distribution и Chemistry, зависимость равновесного потенциала от концентрации учитывается автоматически на основе значений стехиометрических коэффициентов реакции. Все примеры моделей в Галерее приложений, в которых выполняется расчет равновесного потенциала с помощью уравнения Нернста, были обновлены и теперь используют новую функцию.

Раздел Equilibrium Potential в окне настроек интерфейса Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck. Раздел Equilibrium Potential в окне настроек интерфейса Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck. Равновесный потенциал будет рассчитан автоматически на основе значений стехиометрических коэффициентов уравнения реакции и значений концентрации реагентов.

Уравнение Батлера – Фольмера с учетом концентрации

В настройках узлов Electrode Reaction и Porous Electrode Reaction при выборе уравнения Батлера-Фольмера или линеаризованного уравнения Батлера-Фольмера для расчета плотности тока обмена теперь можно автоматически учесть зависимость от концентрации на основе значений стехиометрических коэффициентов реакции. Эта опция доступна, если для расчета равновесного потенциала выбрана модель Nernst equation. При использовании интерфейса Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck можно выбрать между двумя вариантами моделей для плотности тока обмена: Mass action law и Lumped multistep. Все примеры моделей в Галерее приложений, в которых выполняется расчет равновесного потенциала с помощью уравнения Нернста, а в уравнении кинетики учитывается зависимость от концентрации, были обновлены и теперь используют новую функцию.

Раздел Electrode Kinetics в окне настройки узла Porous Electrode Reaction: выбрана модель кинетики Батлера — Фольмера. Раздел Electrode kinetics в окне настроек интерфейса Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck. Плотность тока обмена будет рассчитана автоматически на основе значений стехиометрических коэффициентов реакции и значений концентрации реагентов.

Использование интерфейса Chemistry для описания электродных реакций

Интерфейс Chemistry, начиная с версии 5.5 включенный в состав модуля Коррозия, теперь содержит узлы Electrode Reaction и Electrode Reaction Group. Интерфейс Chemistry позволяет помимо обычных химических реакций также описать и многокомпонентные электродные реакции. Кроме того, свойства смесей и термодинамические свойства, например, равновесные потенциалы, в интерфейсе Chemistry могут быть рассчитаны автоматически. Переменные, определенные в этих узлах, например, значения локальной плотности тока и равновесных потенциалов, можно связать с любым другим совместимым интерфейсом.

Настройки узла Electrode Reaction при использовании двух интерфейсов Chemistry. В модели используются два интерфейса Chemistry для расчета равновесных потенциалов и кинетики реакций в твердооксидном электролизере воды.

Новые модели адсорбции

В интерфейсы Transport of Diluted Species in Porous Media и Transport of Diluted Species in Fractures добавлены два новых соотношения для изотерм адсорбции, с помощью которых можно анализировать адсорбцию растворенных компонентов в пористой среде. К существующим изотермам Ленгмюра и Фрейндлиха добавлены изотермы Брунауэра-Эммета-Теллера и Тота.

Новые учебные модели

В версии 5.5 добавлена новая учебная модель.