上周，我們帶大家詳細(xì)了解了三種管道陰極保護(hù)數(shù)值計算方法各自的特點(diǎn)以及應(yīng)用。

    詳見“管道陰極保護(hù)數(shù)值計算三種方法大pk”一文（點(diǎn)擊閱讀）

    那么，我們目前管道陰極保護(hù)數(shù)值模擬方法存在的不足有哪些呢？今后，在這一領(lǐng)域又將會怎樣發(fā)展呢？如果對以上問題感到好奇，或者已有自己的想法，那就趕快往下看吧！

    利用數(shù)值計算對陰極保護(hù)體系的電位分布進(jìn)行研究已經(jīng)逐漸得到了國內(nèi)外專家學(xué)者的重視，從某種意義上說，陰極保護(hù)已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)值仿真時代。但是應(yīng)用數(shù)值模擬計算陰極保護(hù)電位分布時仍存在以下問題：

    （1）數(shù)學(xué)模型的建立問題

    目前用于數(shù)值計算的模型大都是分布型模型，但實(shí)際陰極保護(hù)體系的狀態(tài)是隨時間發(fā)生變化的，腐蝕介質(zhì)也并非均勻，因此在數(shù)學(xué)模型的建立方面有待進(jìn)一步研究，應(yīng)在計算模型中考慮介質(zhì)不均勻性以及環(huán)境參數(shù)如土壤含水率、溫度等因素周期性變化對管道陰極保護(hù)電位分布的影響。

    （2）陰陽極邊界條件的處理

    在陰極保護(hù)電位分布的數(shù)值計算中陰陽極極化曲線的確定是至關(guān)重要的邊界條件，但是由于缺乏對輔助陽極的導(dǎo)電機(jī)理、陰極極化以及垢層隨時間變化規(guī)律的深入研究，迄今尚未建立完善的陽極和陰極表面極化模型，因此陰陽極的極化特性也是今后研究的重點(diǎn)。同時，通過測量金屬材料在各種介質(zhì)中的極化數(shù)據(jù)，建立極化曲線數(shù)據(jù)庫，也是陰極保護(hù)仿真技術(shù)走向工程應(yīng)用的一個發(fā)展方向。

    （3）求解方法單一

    目前常用的數(shù)值方法中，邊界元法的計算域為無限域、無法處理非均質(zhì)問題，有限元法正好相反。

    而實(shí)際問題的求解域往往是半無限域且求解域中介質(zhì)也并非均勻分布，若采用單一的方法來解決問題，只能將某一邊界簡化處理、假設(shè)介質(zhì)處于均勻或分區(qū)域均勻狀態(tài)，這就使其與實(shí)際的陰極保護(hù)體系差別較大，從而產(chǎn)生誤差。

    一種新的研究動向是將幾種方法組合使用，從而提高解決實(shí)際問題的能力。

    （4）數(shù)值計算技術(shù)存在不足

    包含多條管道且管道連接方式復(fù)雜的區(qū)域性陰極保護(hù)技術(shù)已逐漸受到關(guān)注，而如今的數(shù)值計算技術(shù)無法精確處理復(fù)雜的問題，如邊界元法是目前最具前景的計算方法，但其形成的系數(shù)矩陣是非對稱滿陣，求解效率隨求解規(guī)模的增大快速下降，其存儲量和計算量嚴(yán)重制約著邊界元法的發(fā)展。

    近幾年，一些學(xué)者提出了一種隨著快速多級算法發(fā)展起來的快速多級邊界元解法，其可以加快求解速率，為解決復(fù)雜的陰極保護(hù)體系提供了可行的思路和新的發(fā)展方向。

    （5）國內(nèi)缺乏實(shí)用的陰極保護(hù)設(shè)計商業(yè)軟件

    目前一些專家學(xué)者都對陰極保護(hù)系統(tǒng)的電位分布展開了研究，并編寫了一些針對性的程序，同時部分商業(yè)軟件如ANSYS、MATLAB等都可以用于陰極保護(hù)電位分布的計算，但是其針對性不強(qiáng)，這就帶來了一定的系統(tǒng)誤差，國內(nèi)目前還沒有針對陰極保護(hù)設(shè)計的綜合專業(yè)軟件，所以對完善的商業(yè)軟件的研究也是今后的重點(diǎn)。

    目前，在油氣管道事業(yè)飛速發(fā)展的同時，管道面臨的腐蝕風(fēng)險也不斷增加，作為控制腐蝕的主要措施，陰極保護(hù)在防止管道腐蝕方面的作用也顯得越發(fā)重要。數(shù)值模擬計算的出現(xiàn)為陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計提供了新思路，但同時也存在著一定的缺點(diǎn)與不足。

    本文指出了目前管道陰極保護(hù)數(shù)值模擬技術(shù)存在的不足并提出了相應(yīng)的解決措施，為以后的研究學(xué)者提供了參考資料，對陰極保護(hù)數(shù)值計算的長遠(yuǎn)發(fā)展具有積極的影響。

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責(zé)任編輯：王元

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