 |
حفاظت در برابر خوردگی بدنه کشتی
معرفی
حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر (ICCP) یک استراتژی معمول برای کاهش خوردگی بدنه کشتی است که توسط آن یک جریان خارجی به سطح بدنه اعمال می‌شود و آن را به پتانسیل پایین‌تری قطبی می‌کند. اگرچه پارامترهای مختلفی مانند شوری، دما، پوشش سطح بدنه وجود دارد که به تقاضای جریان کمک می کند، مساحت فلز لخت (عمدتاً پروانه) حاکم ترین پارامتر است.
این مثال مدل، اثر پوشش پروانه را بر تقاضای فعلی شبیه‌سازی می‌کند و بر اساس مقاله‌ای از Huber و Wang است ( مراجعه 1 ، اما از هندسه و داده‌های قطبش کمی متفاوت استفاده می‌کند). دو مورد مختلف بررسی می شود. یک پروانه روکش دار و بدون روکش.
تعریف مدل
هندسه ساخت CAD بدنه کشتی در نظر گرفته شده در این مثال در شکل 1 نشان داده شده است . هندسه مدل با افزودن بلوک مستطیلی در خارج از هندسه بدنه برای نشان دادن اقیانوس ایجاد می شود.
شکل 1: هندسه سطح بدنه کشتی که در معرض آب دریا قرار دارد.
هندسه مدل بزرگنمایی شده که ویژگی‌های پروانه را برجسته می‌کند در شکل 2 نشان داده شده است که در آن سطوح آند، شفت و پروانه و حوزه الکترولیت برجسته شده‌اند.
شکل 2: هندسه مدل بزرگنمایی شده سطح بدنه کشتی که آند، شفت، سطوح پروانه و حوزه الکترولیت را برجسته می کند.
از رابط توزیع جریان ثانویه برای حل پتانسیل الکترولیت 
(واحد SI: V) بر روی حوزه الکترولیت مطابق با موارد زیر استفاده کنید:
(واحد SI: V) بر روی حوزه الکترولیت مطابق با موارد زیر استفاده کنید:
که در آن i l (واحد SI: A/m 2) بردار چگالی جریان الکترولیت و σl ( واحد SI : S / m) هدایت الکترولیت آب دریا است که در 4 S/m ثابت فرض می‌شود.
از گره مرزی سطح الکترود در سطوح الکترود شفت برای افزودن واکنش های الکترود و تنظیم شرایط مرزی برای پتانسیل الکترولیت استفاده کنید.
جایی که i loc (واحد SI: A/m 2 ) چگالی جریان واکنش الکترود فردی محلی است.
پروانه و شفت به ترتیب از آلیاژ نیکل آلومینیوم برنز (NAB) و آلیاژ 625 ساخته شده اند.
برای افزودن واکنش الکترود، از گره مرزی سطح الکترود در سطح شفت استفاده کنید. سینتیک الکترود در شفت، i kin ، با استفاده از داده های قطبش تجربی برای آلیاژ 625 تنظیم شده است که در کتابخانه مواد خوردگی موجود است ( مرجع 2 ).
در مورد پروانه بدون پوشش، از گره مرزی سطح الکترود در سطوح پایه پروانه و از گره مرزی سطح الکترود نازک در سطوح تیغه های پروانه برای افزودن واکنش های الکترود استفاده کنید. توجه داشته باشید که ویژگی مرزی سطح الکترود نازک اجازه می دهد تا سینتیک الکترود را در سمت بالا و پایین پره های پروانه تجویز کنید. سینتیک الکترود در پایه پروانه و تیغه ها، i kin ، با استفاده از داده های قطبش تجربی برای آلیاژ NAB تنظیم شده است که در کتابخانه مواد خوردگی موجود است ( مرجع 2 ).
واکنش الکترود در نظر گرفته شده بر روی سطوح فلزی کاهش اکسیژن است. همچنین چگالی جریان محدود 5 A/m2 را برای بیان سینتیک الکترود فعال کنید ، زیرا انتقال اکسیژن در آب دریا با سرعت انتقال به سطح محدود می‌شود. این به عبارت چگالی جریان محلی زیر منجر می شود
سیستم ICCP پتانسیل بدنه را در مقابل الکترود مرجع کنترل می کند. این را در مدل با اضافه کردن یک گره الکترود مرجع، و سپس تنظیم پتانسیل فاز الکترود، 
گره‌های سطح الکترود روی – 850 میلی ولت در مقابل پتانسیل الکترود مرجع، توصیف کنید.
گره‌های سطح الکترود روی – 850 میلی ولت در مقابل پتانسیل الکترود مرجع، توصیف کنید.از آنجایی که سینتیک آند این مدل مشخص نیست (و برای این تحلیل اهمیت کمی دارد)، از یک گره پتانسیل الکترولیت برای سطح آند استفاده کنید و پتانسیل را روی 0 ولت قرار دهید. توجه داشته باشید که انتخاب سطح پتانسیل در این مرز دلخواه است و فقط به “بوت استرپ” (زمین) پتانسیل های مدل کمک می کند.
از شرایط عایق پیش فرض برای تمام مرزهای سطوح بدنه کشتی استفاده کنید:
که در آن n بردار نرمال است که به خارج از دامنه اشاره می کند.
از یک شرط الکترولیت بی نهایت در مرزهای خارجی حوزه الکترولیت برای توصیف گسترش بی نهایت اقیانوس استفاده کنید. سطح اقیانوس و هواپیمای میانی کشتی را به عنوان صفحات متقارن مشخص کنید. این رسانایی جریان خارج از هندسه ترسیم شده را با استفاده از روش المان مرزی مدل می کند.
مش استفاده شده در مدل در شکل 3 نشان داده شده است و نمای نزدیک پروانه در شکل 4 نشان داده شده است .
شکل 3: مش استفاده شده در مدل.
شکل 4: مش استفاده شده در مدل، بزرگنمایی شده در اطراف پروانه.
نتایج و بحث
نمودار سطحی از پتانسیل بدنه برای کیس با پروانه پوشش داده شده در شکل 5 نشان داده شده است . مشاهده می شود که توزیع پتانسیل در سراسر سطح بدنه کشتی کاملا یکنواخت است، به جز در ناحیه نزدیک به سطح آند و سطوح پروانه و شفت. پتانسیل در نزدیکی محور در مقایسه با بقیه سطح بدنه کشتی بیشتر است، که نشان می دهد این قسمت از بدنه در مقایسه با سایر قسمت ها محافظت کمتری دارد.
شکل 5: نمودار سطحی از پتانسیل بدنه برای کیس با پروانه روکش دار.
شکل 6 یک نمودار ساده از چگالی جریان الکترولیت و یک نمودار سطحی با مقدار مطلق چگالی جریان کل بر روی سطح شفت را برای کیس با پروانه پوشش داده شده نشان می دهد. جریان یونی از سطح آند به سطح شفت در شکل 6 قابل مشاهده است .
شکل 6: نمودار سطح کل چگالی جریان برای کیس با پروانه روکش دار.
شکل 7 پتانسیل مورد را با پروانه بدون پوشش نشان می دهد. مشاهده می شود که توزیع پتانسیل در سطح بدنه کشتی در مقایسه با محفظه پروانه پوشش داده شده کمتر یکنواخت است.
شکل 7: نمودار سطحی از پتانسیل بدنه برای یک پروانه بدون پوشش.
یک نمودار ساده از چگالی جریان الکترولیت و یک نمودار سطحی با مقدار مطلق چگالی جریان کل روی سطوح شفت و پروانه برای مورد پروانه بدون پوشش در شکل 8 نشان داده شده است . جریان یونی از سطح آند به سطوح شفت و پروانه در شکل 8 قابل مشاهده است . کل تقاضای فعلی در مورد پروانه بدون پوشش در مقایسه با پروانه پوشش داده شده بیشتر است، که می تواند به سطح بالاتر سطح کاتد در مورد پروانه بدون پوشش نسبت داده شود.
شکل 8: نمودار سطحی از چگالی جریان کل برای مورد یک پروانه بدون پوشش.
شکل 9 پتانسیل الکترود (در مقابل الکترود مرجع مجاور) را در امتداد کیل کشتی برای هر دو پروانه روکش دار و بدون پوشش نشان می دهد. مشاهده می شود که در مورد پروانه بدون پوشش، پتانسیل در مناطق نزدیک به آند و سطوح پروانه به طور قابل توجهی از بقیه سطح بدنه کشتی منحرف می شود. این انحراف در مورد پروانه روکش دار کمتر قابل توجه است. بنابراین، توزیع پتانسیل در طول سطح بدنه کشتی به طور قابل توجهی در مورد ملخ پوشش داده شده یکنواخت و برای ملخ بدون پوشش غیریکنواخت تر است.
شکل 9: تغییر پتانسیل الکترود در امتداد کیل کشتی برای هر دو پروانه روکش دار و بدون پوشش.
در نهایت، جریان آند یکپارچه برای دو مورد ارزیابی می‌شود. برای مورد پوشش داده شده جریان 0.84 A و برای مورد بدون پوشش جریان 6.5 A است.
منابع
1. تی. هوبر و ی. وانگ، “اثر پوشش پروانه بر تقاضای فعلی حفاظت کاتدی: مطالعات آزمایشی و مدلسازی دریا”، خوردگی ، جلد. 68، صفحات 441-448، 2012.
2. هک HP، «اطلس نمودارهای قطبش برای مواد دریایی در آب دریا»، گزارش فنی مرکز جنگ سطح دریایی، CARDIVNSWC-TR-61-94/44، آوریل 1995.
مسیر کتابخانه برنامه: Corrosion_Module/Cathodic_Protection/ship_hull
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Electrochemistry>Cathodic Protection (cp) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
هندسه بدنه کشتی را از یک فایل هندسه وارد کنید.
واردات 1 (imp1)
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  واردات کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واردات ، بخش واردات را پیدا کنید . |
3 |  روی Browse کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل ship_hull_geometry.mphbin دوبار کلیک کنید . |
5 |  روی Import کلیک کنید . |
Mesh Control Faces 1 (mcf1)
هندسه به دو حوزه تقسیم می شود، از یک صفحه کنترل مش برای حذف این شکاف در هنگام تنظیم فیزیک استفاده کنید. این باعث کاهش تعداد موجودات هندسی می شود که می توان هنگام تنظیم فیزیک انتخاب کرد.
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Virtual Operations کلیک کنید و Mesh Control Faces را انتخاب کنید . |
2 | در باله شی ، فقط مرزهای 8-11 و 14 را انتخاب کنید. |
ممکن است انتخاب مرزها با استفاده از پنجره Selection List آسانتر باشد . برای باز کردن این پنجره، در نوار ابزار Home روی Windows کلیک کرده و Selection List را انتخاب کنید . (اگر از دسکتاپ کراس پلتفرم استفاده می کنید، ویندوز را در منوی اصلی پیدا می کنید.)
3 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
4 |  روی دکمه Transparency در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
اکنون هندسه باید مانند شکل 1 باشد .
Zoom Box و ناحیه ای نزدیک تر به پروانه را انتخاب کنید . اکنون هندسه زوم شده باید مانند شکل 2 باشد .
تعاریف جهانی
پارامترهای مدل را بارگیری کنید.
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل ship_hull_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
تعاریف
انتخاب های واضحی برای پایه پروانه، تیغه های پروانه، شفت، آند، الکترود مرجع و سطوح بدنه ایجاد کنید. سپس با استفاده از یک اتحادیه، انتخابی برای سطح بدنه کشتی ایجاد کنید. انتخاب‌ها بعداً هنگام مشخص کردن فیزیک، تنظیم مش و هنگام ترسیم و ارزیابی نتایج استفاده خواهند شد.
پایه پروانه
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، 20-22 را در قسمت متن Selection تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Propeller base را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
تیغه های پروانه
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، 14،16،17،40،41 را در قسمت متن انتخاب تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، پره های پروانه را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
شفت
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، 29,39 را در قسمت متن Selection تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Shaft را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
آند
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، در قسمت Selection text عدد 19 را تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، آند را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
الکترود مرجع
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای Paste Selection ، 18 را در قسمت متن انتخاب تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Reference electrode را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
سطح بدنه
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، 6-13، 15، 20-28، 30-38، 42-47 را در قسمت Selection تایپ کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، سطح Hull را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
سطح کشتی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Union کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Union ، قسمت Geometric Entity Level را پیدا کنید . |
3 | از لیست Level ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections to add ، روی  Add کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای افزودن ، پره‌های پروانه ، شفت ، آند ، الکترود مرجع و سطح بدنه را انتخاب کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Union ، Ship surface را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
پروانه و شفت
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Union کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Union ، قسمت Geometric Entity Level را پیدا کنید . |
3 | از لیست Level ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections to add ، روی  Add کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای افزودن ، پایه پروانه ، پره‌های پروانه و شفت را انتخاب کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Union ، Propeller and Shaft را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
پروانه
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Union کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Union ، قسمت Geometric Entity Level را پیدا کنید . |
3 | از لیست Level ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections to add ، روی  Add کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای افزودن ، پایه پروانه و پره‌های پروانه را انتخاب کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Union ، Propeller را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
مواد
از کتابخانه مواد خوردگی برای تنظیم خواص مواد برای سینتیک الکترود در سطوح شفت و الکترود پروانه استفاده کنید.
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Corrosion>Nickel Alloys>Alloy 625 را در آب دریا در دمای 30 درجه سانتیگراد انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
مواد
آلیاژ 625 در آب دریا در دمای 30 درجه سانتیگراد (mat1)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، شفت را انتخاب کنید . |
4 | در پنجره Model Builder ، آلیاژ 625 را در آب دریا در گره 30 درجه سانتیگراد (mat1) گسترش دهید . |
درون یابی 1 (iloc_exp)
1 | در پنجره Model Builder ، Component 1 (comp1)>Materials>Alloy 625 را در آب دریا در دمای 30 درجه سانتیگراد (mat1)> گره چگالی جریان محلی (LCD) گسترش دهید ، سپس روی Interpolation 1 (iloc_exp) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات درون یابی ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار تابع باید به شکل زیر باشد:
مواد را اضافه کنید
1 | به پنجره Add Material بروید . |
2 | در درخت، Corrosion>Copper Alloys (Bronzes)>NAB را در آب دریا در دمای 30 درجه سانتیگراد انتخاب کنید . |
3 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
مواد
NAB در آب دریا در دمای 30 درجه سانتیگراد (mat2)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، پروانه را انتخاب کنید . |
4 | در پنجره Model Builder ، NAB را در آب دریا در گره 30 درجه سانتیگراد (mat2) گسترش دهید . |
درون یابی 1 (iloc_exp)
1 | در پنجره Model Builder ، Component 1 (comp1)>Materials>NAB را در آب دریا در دمای 30 درجه سانتیگراد (mat2) > گره چگالی جریان محلی (LCD) گسترش دهید ، سپس روی Interpolation 1 (iloc_exp) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات درون یابی ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار تابع باید به شکل زیر باشد:
3 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
حفاظت کاتدی (CP)
اکنون، رابط حفاظت کاتدی را برای محفظه پروانه روکش دار تنظیم کنید.
الکترولیت 1
هدایت الکترولیت تعریف شده توسط کاربر را تنظیم کنید.
1 | در پنجره تنظیمات الکترولیت ، بخش الکترولیت را پیدا کنید . |
2 | از لیست σ l ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، سیگما را تایپ کنید . |
الکترود مرجع 1
سیستم ICCP پتانسیل بدنه کشتی را در مقابل الکترود مرجع که در وسط کشتی قرار دارد کنترل می کند. در این مدل ما تمام پتانسیل تعادل را با ارجاع به Ag/AgCl تنظیم می کنیم. بنابراین پتانسیل تعادل این مرجع 0 است.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Cathodic Protection (cp) کلیک راست کرده و Points>Reference Electrode را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقطه 35 را انتخاب کنید.  |
سطح فعلی تحت تاثیر 1
در این مدل ما به طور صریح سینتیک واکنش آند را تعریف نمی کنیم. در عوض از یک شرط پتانسیل (اولیه) برای پتانسیل آند استفاده خواهیم کرد.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Impressed Current Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای سطح جریان تحت تاثیر ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، آند را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Impressed Current Surface را پیدا کنید . در قسمت متن E impr ، E_control را تایپ کنید . |
5 | از لیست φ s,ref ، پتانسیل مرجع الکتریکی (cp/refel1) را انتخاب کنید . |
سطح الکترود 1
اکنون پتانسیل الکترود و سینتیک سطح شفت را مشخص کنید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electrode Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای سطح الکترود ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، شفت را انتخاب کنید . |
واکنش الکترود 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود ، بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . |
3 | از لیست i loc,expr ، گزینه From material را انتخاب کنید . |
4 | تیک گزینه Limiting current density را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن i lim ، ilim را تایپ کنید . |
سطح فلزی غیرفعال 1
بعد شرایط عایق را برای سطح کشتی تنظیم کنید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Passive Metal Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Passive Metal Surface ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سطح بدنه را انتخاب کنید . |
سطح فلزی منفعل نازک 1
سپس شرایط عایق را برای سطح تیغه پروانه تنظیم کنید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Thin Passive Metal Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای سطح فلزی نازک منفعل ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، پره های پروانه را انتخاب کنید . |
یک الکترولیت بی نهایت اضافه کنید تا بسط بی نهایت الکترولیت را توصیف کنید. از صفحات تقارن برای توصیف سطح اقیانوس و صفحات تقارن میان کشتی استفاده کنید.
الکترولیت بی نهایت 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Infinite Electrolyte را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1-3 و 5 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Infinite Electrolyte ، بخش Electrolyte را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن σ l ، sigma را تایپ کنید . |
5 | برای گسترش بخش Symmetry Planes کلیک کنید . تیک yz-plane را انتخاب کنید . |
6 | کادر xy-plane را انتخاب کنید . |
هیچ شرایط مرزی دیگری برای مطالعه با ملخ پوشش داده شده مورد نیاز نیست زیرا شرایط عایق به طور پیش فرض اعمال می شود، از جمله سطوح پروانه پوشش داده شده.
مقادیر اولیه 1
یک مقدار اولیه برای پتانسیل الکترولیت برای کاهش زمان محاسباتی ارائه دهید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت فیل متن، 0.5 را تایپ کنید . |
مش 1
یک توری با وضوح بهتر در پروانه، شفت و سطح بدنه بسازید. ابتدا دامنه را در اطراف پروانه مش کنید.
چهار وجهی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Free Tetrahedral کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Tetrahedral ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
سایز 1
1 | روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از لیست از پیش تعریف شده ، Extra fine را انتخاب کنید . |
4 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
5 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
6 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 1.5 را تایپ کنید . |
7 | کادر حداقل اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.01 را تایپ کنید . |
سایز ۲
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، پروانه و شفت را انتخاب کنید . |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . از لیست Predefined ، Fine را انتخاب کنید . |
سایز 3
1 | روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، پایه پروانه را انتخاب کنید . |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . از لیست از پیش تعریف شده ، Extra fine را انتخاب کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
Tetrahedral رایگان 2
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Tetrahedral کلیک کنید .
Free Tetrahedral کلیک کنید .سایز 1
روی Free Tetrahedral 2 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید .
Tetrahedral رایگان 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Tetrahedral 2 کلیک راست کرده و Build Selected را انتخاب کنید . |
مش باید شبیه شکل 3 باشد (شاید بخواهید دکمه شفافیت را تغییر دهید تا مش را بهتر ببینید).
مطالعه: پروانه روکش دار
حالا مدل پروانه روکش دار را حل کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study: Coated Propeller را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
چندین طرح به طور پیش فرض اضافه شده است. اکنون، یک نمودار سطحی برای پتانسیل بدنه به پتانسیل الکترود در مقابل نمودار مرجع مجاور اضافه کنید.
پتانسیل الکترود در مقابل مرجع مجاور (cp)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results ، روی Electrode Potential vs. Adjacent Reference (cp) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت چپ را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار الکترود پتانسیل در مقابل مرجع مجاور (cp) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار سطح پتانسیل سطح کشتی با ملخ پوشش داده شده باید مانند شکل 5 باشد .
سطح 1
در پنجره Model Builder ، گره Electrolyte Current Density (cp) را گسترش دهید ، سپس روی Surface 1 کلیک کنید .
انتخاب 1
1 | در نوار ابزار Electrolyte Current Density (cp) ، روی  Selection کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، شفت را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Electrolyte Current Density (cp) ، روی  Plot کلیک کنید . |
چگالی جریان الکترولیت (cp)
Zoom Box و ناحیه ای نزدیک تر به پروانه را انتخاب کنید . نمودار سطح کل چگالی جریان برای ناحیه بزرگنمایی شده نزدیک پروانه پوشش داده شده باید مانند شکل 6 باشد .
حفاظت کاتدی (CP)
اکنون، با توصیف سینتیک الکترود در سطوح پایه پروانه با استفاده از ویژگی مرزی سطح الکترود و در سطوح تیغه پروانه با استفاده از ویژگی مرزی سطح الکترود نازک، مشکل را برای یک محفظه پروانه بدون پوشش تنظیم کنید.
سطح الکترود 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electrode Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای سطح الکترود ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، پایه پروانه را انتخاب کنید . |
واکنش الکترود 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود ، بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . |
3 | از لیست i loc,expr ، گزینه From material را انتخاب کنید . |
4 | تیک گزینه Limiting current density را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن i lim ، ilim را تایپ کنید . |
سطح نازک الکترود 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و سطح نازک الکترود را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای سطح نازک الکترود ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، پره های پروانه را انتخاب کنید . |
واکنش الکترود 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود ، بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . |
3 | از لیست i loc,expr ، گزینه From material را انتخاب کنید . |
4 | تیک گزینه Limiting current density را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن i lim ، ilim را تایپ کنید . |
مطالعه: پروانه روکش دار
اکنون گره های مرزی Electrode Surface 2 و Thin Electrode Surface 1 را در مطالعه برای پروانه روکش دار غیرفعال کنید و یک مطالعه جدید برای حل مدل مورد پروانه بدون پوشش اضافه کنید.
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study : Coated Propeller روی مرحله 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)>Cathodic Protection (cp)>Electrode Surface 2 را انتخاب کنید . |
5 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
6 | در درخت، Component 1 (comp1)>Cathodic Protection (cp)> Thin Electrode Surface 1 را انتخاب کنید . |
7 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
دوباره روی Add Study کلیک کنید تا کادر Add Study بسته شود.
مطالعه: پروانه بدون پوشش
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study : Uncoated Propeller را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
چندین نمودار به طور پیش فرض برای محفظه پروانه بدون پوشش اضافه شده است. نمودار سطح کل چگالی جریان برای ناحیه بزرگنمایی شده نزدیک پروانه بدون پوشش باید مانند شکل 8 باشد . اکنون، یک نمودار سطحی برای پتانسیل بدنه به پتانسیل الکترود در مقابل نمودار مرجع مجاور اضافه کنید.
پتانسیل الکترود در مقابل مرجع مجاور (cp) 1
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results ، بر روی Electrode Potential vs. Adjacent Reference (cp) 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت چپ را انتخاب کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار الکترود پتانسیل در مقابل مرجع مجاور (cp) 1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار سطح پتانسیل سطح کشتی با ملخ بدون پوشش باید مانند شکل 7 باشد .
پتانسیل در امتداد کیل
اکنون، یک Line Plot در امتداد کیل پتانسیل بدنه برای هر دو پروانه روکش دار و بدون پوشش ایجاد کنید.
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Potential Along Keel را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، None را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Potential Along Keel کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Study : Coated Propeller/Solution 1 (sol1) را انتخاب کنید . |
4 | فقط لبه های 118 و 119 را انتخاب کنید. |
5 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Cathodic Protection>cp.Evsref – الکترود پتانسیل در مقابل مرجع مجاور – V را انتخاب کنید . |
6 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن Expression ، y را تایپ کنید . |
8 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
9 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
10 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
پروانه روکش دار |
نمودار خط 2
1 | روی Line Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Study : Uncoated Propeller/Solution 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
پروانه بدون روکش |
پتانسیل در امتداد کیل
1 | در پنجره Model Builder ، روی Potential Along Keel کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Potential Along Keel ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار مقایسه پتانسیل برای پروانه های پوشش دار و بدون پوشش باید مانند شکل 9 باشد .
ارزیابی جهانی 1
در نهایت، مقدار جریان تحمیل شده توسط آند ICCP را ارزیابی کنید.
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی  جهانی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، روی جایگزینی عبارت در گوشه سمت راست بالای بخش عبارات کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Cathodic Protection>cp.Itot_imprcs1 – Total Impressed Current – A را انتخاب کنید . |
3 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
ارزیابی جهانی 2
1 | روی Global Evaluation 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Study : Uncoated Propeller/Solution 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
