 |
خوردگی زیر رسوبی
معرفی
این مثال اثر محصول خوردگی را بر خوردگی گالوانیکی بین آلیاژ منیزیم (AE44) و فولاد ملایم در تماس با محلول آب نمک مدل می‌کند. مدل حاضر بر اساس مدل خوردگی گالوانیکی با تغییر شکل الکترود موجود در کتابخانه کاربرد ماژول خوردگی است. در این مدل، رسوب محصول خوردگی هیدروکسید منیزیم با استفاده از رابط ردیابی سطح مجموعه، علاوه بر انحلال آلیاژ منیزیم، مدل‌سازی می‌شود.
این مثال بر اساس مقاله ای از W. Sun و دیگران است ( مراجعه 1 ).
تعریف مدل
مدل خوردگی گالوانیکی با تغییر شکل الکترود ، واکنش‌های الکتروشیمیایی را در سطوح منیزیم و فولاد و تغییر شکل سطح منیزیم در اثر واکنش انحلال در نظر می‌گیرد و از اثر محصول خوردگی تشکیل‌شده در سطوح الکترود غفلت می‌کند. مدل حاضر، مدل خوردگی گالوانیکی با تغییر شکل الکترود را با در نظر گرفتن انتقال جرم یونهای Mg 2+ و OH – گسترش می‌دهد ، واکنش رسوبی که محصول خوردگی هیدروکسید منیزیم (Mg(OH) 2 را تشکیل می‌دهد.) و تأثیر آن بر خواص حمل و نقل. مدل حاضر همچنین رابط محصول خوردگی را با استفاده از رابط سطح تنظیم ردیابی می کند، که برای توصیف خواص حمل و نقل به طور جداگانه برای مناطق رسوب الکترولیت و محصول خوردگی استفاده می شود.
شکل 1: هندسه مدل.
هندسه مدل همان است که در مدل خوردگی گالوانیکی با تغییر شکل الکترود استفاده می شود و در شکل 1 نشان داده شده است .
واکنش های الکتروشیمیایی
آلیاژ منیزیم یک آند از جفت گالوانیکی است که منیزیم را با توجه به اکسیداسیون
فولاد ملایم به عنوان یک کاتد برای این زوج گالوانیکی عمل می کند، که در آن واکنش کاهش اکسیژن با توجه به
همان سینتیک الکترود که در مدل خوردگی گالوانیکی با تغییر شکل الکترود توضیح داده شده است در اینجا استفاده می شود.
حمل و نقل انبوه
انتقال یونهای Mg 2+ تولید شده در سطح منیزیم و یونهای OH تولید شده در سطح فولاد ملایم توسط مکانیسم‌های انتشار و مهاجرت در نظر گرفته می‌شود. با فرض گونه های رقیق شده در یک الکترولیت پشتیبان، انتقال جرم گونه های یونی با استفاده از رابط حمل و نقل گونه های رقیق شده تجویز می شود.
که در آن N i بردار انتقال را نشان می دهد (واحد SI: mol/(m2 · s))، D i ، ضرایب انتشار موثر گونه های یونی، ci غلظت در الکترولیت (واحد SI: mol/ m3 ) ، z i بار برای گونه های یونی، u i ، از تحرک موثر گونه های باردار (واحد SI: m2 / (s·J·mole))، F ثابت فارادی (واحد SI: A·s/mole) و پتانسیل در الکترولیت (V).
تعادل مادی از طریق بیان می شود
یکی برای هر گونه، یعنی i = Mg 2+ و OH – .
خواص انتقال مانند ضرایب انتشار موثر با استفاده از کسر حجمی الکترولیت تعریف می شود:
کسر حجمی الکترولیت که بر حسب متغیر تنظیم سطح تعریف می شود کجاست و از 1 در حوزه الکترولیت تا 0 در ناحیه رسوب محصول خوردگی متغیر است، ضرایب 
انتشار گونه های یونی در حوزه الکترولیت است و
ضرایب انتشار است. گونه های یونی در منطقه رسوب محصول خوردگی.به دلیل ماهیت متخلخل رسوبات محصول خوردگی، ضرایب انتشار باید به روز شود تا اثر تخلخل را در نظر بگیرد. Di ,cp بر حسب عدد مک‌مولین، NM و تخلخل ناحیه محصول خوردگی تعریف می‌شود، تا مشخصه میانگین پدیده انتقال در ناحیه رسوب‌شده را مطابق با ( مرجع 1 ) تعریف کند.
که در آن 0.55 در نظر گرفته می شود و N M بر اساس آن تعریف می شود
0.55 در نظر گرفته می شود و N M بر اساس آن تعریف می شود
پیچ خوردگی ناحیه محصول خوردگی کجاست 
و 1 در نظر گرفته می شود.
و 1 در نظر گرفته می شود.تحرک موثر با استفاده از رابطه نرنست-انیشتین محاسبه می شود:
یون های Mg 2 + و OH – با یکدیگر واکنش می دهند تا رسوب هیدروکسید منیزیم را بر اساس
واکنش رسوبی هیدروکسید منیزیم یک واکنش برگشت ناپذیر فرض می‌شود که زمانی شروع می‌شود که محصول یونی، 
از محصول حلالیت هیدروکسید منیزیم فراتر رود 
(واحد SI: mol 3 / m 9 ). سرعت واکنش برای مصرف یونهای Mg 2+ و OH – (واحد SI: mol/(m2 · s)) بر اساس
از محصول حلالیت هیدروکسید منیزیم فراتر رود 
(واحد SI: mol 3 / m 9 ). سرعت واکنش برای مصرف یونهای Mg 2+ و OH – (واحد SI: mol/(m2 · s)) بر اساس
که در آن k ثابت سرعت واکنش بارش است (واحد SI: m7 / (mol 2 ·s))، H (ζ) تابع گام Heaviside و ζ متغیر تابع پله است که با توجه به تعریف شده است.
عبارت منبع واکنش (واحد SI: (mol/(m3 · s)) بر حسب سرعت واکنش برای مصرف یونهای Mg 2+ و OH – (واحد SI: mol/(m2 · s)) تعریف می‌شود. به
که در آن δ تابع دلتای مجموعه سطح است که برای تجویز واکنش رسوب در سطح مشترک محصول خوردگی استفاده می شود.
شرایط مرزی در سطح منیزیم عبارت است از:
که در آن n بردار عادی را به مرز نشان می دهد.
شرایط مرزی در سطح منیزیم عبارت است از:
شرایط اولیه و غلظت در مرز بالا بر اساس تنظیم می شود
تمام مرزهای دیگر عایق هستند:
ردیابی رابط محصول خوردگی
رابط Level Set برای پیگیری تغییر شکل ناشی از رسوب محصول خوردگی استفاده می شود. رابط Level Set به طور خودکار معادلات حرکت رابط بین الکترولیت مایع و محصول خوردگی متخلخل را تنظیم می کند. رابط با کانتور 0.5 متغیر مجموعه سطح نشان داده می شود 
. متغیر تنظیم سطح از 1 در حوزه الکترولیت تا 0 در ناحیه رسوب شده متغیر است. بنابراین، متغیر تنظیم سطح را می توان به عنوان کسر حجمی الکترولیت در نظر گرفت. انتقال متغیر مجموعه سطح توسط:
. متغیر تنظیم سطح از 1 در حوزه الکترولیت تا 0 در ناحیه رسوب شده متغیر است. بنابراین، متغیر تنظیم سطح را می توان به عنوان کسر حجمی الکترولیت در نظر گرفت. انتقال متغیر مجموعه سطح توسط:
پارامتر ε ضخامت رابط را تعیین می کند و به صورت ε = h max / 4 تعریف می شود که h max حداکثر اندازه عنصر مش در دامنه است. پارامتر γ میزان اولیه سازی مجدد را تعیین می کند. یک مقدار مناسب برای γ ، اندازه حداکثر سرعتی است که در مدل رخ می دهد.
تابع دلتای تنظیم سطح با:
همانطور که محصول خوردگی هیدروکسید منیزیم در سطوح الکترود رسوب می کند، سطح منیزیم نیز به دلیل واکنش انحلال تغییر شکل می دهد. میدان سرعت مورد استفاده در معادله انتقال برای متغیر مجموعه سطح باید هر دوی این مؤلفه‌ها را در نظر بگیرد: سرعت نشان‌دهنده رسوب محصول خوردگی هیدروکسید منیزیم، u dep (واحد SI: m/s) و سرعت نشان‌دهنده انحلال منیزیم، u corr (واحد SI) : ام‌اس).
سرعت رسوب محصول خوردگی هیدروکسید منیزیم در جهت عادی بر اساس تعریف می شود
که در آن 
جرم مولی ( 58 گرم بر مول) و 
چگالی Mg(OH) 2 ( 2450 کیلوگرم بر متر مکعب ) است.
جرم مولی ( 58 گرم بر مول) و 
چگالی Mg(OH) 2 ( 2450 کیلوگرم بر متر مکعب ) است.سرعت انحلال منیزیم در جهت عادی بر اساس تعریف می شود
که در آن 
جرم مولی متوسط ( 25 گرم بر مول) و 
چگالی ( 1820 کیلوگرم بر متر مکعب ) آلیاژ منیزیم است. از آنجایی که u corr فقط در مرز تغییر شکل در دسترس است، از یک عملگر اکستروژن عمومی استفاده می کنیم تا آن را در سراسر دامنه نیز در دسترس قرار دهیم.
جرم مولی متوسط ( 25 گرم بر مول) و 
چگالی ( 1820 کیلوگرم بر متر مکعب ) آلیاژ منیزیم است. از آنجایی که u corr فقط در مرز تغییر شکل در دسترس است، از یک عملگر اکستروژن عمومی استفاده می کنیم تا آن را در سراسر دامنه نیز در دسترس قرار دهیم.با فرض اینکه رسوبات میله‌های عمودی موازی از نوع ساختار متخلخل را تشکیل می‌دهند، تنها جزء y سرعت انحلال در معادله انتقال مجموعه سطح استفاده می‌شود. از این رو، میدان سرعت مورد استفاده در معادله حمل و نقل برای متغیر مجموعه سطح بر اساس تعریف شده است
که در آن 
و اجزای 
x – و y – رابط عادی n LS هستند که بر حسب متغیر مجموعه سطح با توجه به
و اجزای 
x – و y – رابط عادی n LS هستند که بر حسب متغیر مجموعه سطح با توجه به
y – مؤلفه بردار نرمال واحد n است که به سمت دامنه الکترولیت نشان می دهد.تابع گام Heaviside 
تضمین می کند که متغیر تنظیم سطح فقط در مجاورت منطقه محصول خوردگی جابجا می شود.
تضمین می کند که متغیر تنظیم سطح فقط در مجاورت منطقه محصول خوردگی جابجا می شود.متغیر مجموعه سطح با مقدار 0 از پایین ترین مرزهای دامنه وارد دامنه می شود که با استفاده از شرط مرز ورودی تجویز می شوند. بقیه مرزها با استفاده از شرط مرزی Outlet تجویز می شوند.
خواص الکترولیت
در نهایت، رسانایی الکترولیت موثر، 
برای حوزه الکترولیت و منطقه محصول خوردگی متخلخل به طور جداگانه با استفاده از کسر حجمی الکترولیت که بر حسب متغیر تنظیم سطح تعریف شده است، تعریف می‌شود.
برای حوزه الکترولیت و منطقه محصول خوردگی متخلخل به طور جداگانه با استفاده از کسر حجمی الکترولیت که بر حسب متغیر تنظیم سطح تعریف شده است، تعریف می‌شود.
که σ رسانایی الکترولیت در حوزه الکترولیت است و برابر با 5/2 S/m در نظر گرفته می شود .
رسانایی الکترولیت در منطقه رسوب محصول خوردگی، 
با توجه به شرح داده شده است
با توجه به شرح داده شده است
که در آن s L اشباع سیال است و 1 در نظر گرفته می شود، m توان سیمانی و 1 در نظر گرفته می شود و n ضریب اشباع است و در این مدل 2 در نظر گرفته می شود.
حل مدل در یک مطالعه وابسته به زمان، شبیه سازی خوردگی برای سه روز غوطه وری در آب نمک.
نتایج و بحث
شکل 2 نمودار سطحی کسر حجمی سیال 1 را در پایان شبیه سازی نشان می دهد ( t = 72 ساعت). ناحیه با کسر حجمی سیال 1 با مقدار 1 نشان دهنده رسوب محصول خوردگی است در حالی که همان مقدار 0 نشان دهنده الکترولیت است. نمودار کانتور کسر حجمی سیال 1 با مقدار 0.5 موقعیت رابط محصول خوردگی را در پایان شبیه سازی نشان می دهد. مشاهده می شود که رسوب محصول خوردگی در نقطه تماس فلزات حداکثر است و با دور شدن از نقطه تماس در امتداد سطوح منیزیم و فولاد ملایم کاهش می یابد. ضخامت محصول خوردگی نیز در سطح منیزیم ضخیم تر از سطح فولاد ملایم است. این رفتار به واکنش سریع‌تر بارش در سطح منیزیم نسبت داده می‌شود، زیرا یونهای OH – سریع‌تر از یونهای Mg 2+ در الکترولیت منتقل می‌شوند.شکل 2 مرزهای تغییر شکل یافته به دلیل رسوب محصول خوردگی و همچنین انحلال منیزیم را نشان می دهد.
شکل 2: رسوب محصول خوردگی و انحلال منیزیم پس از 72 ساعت.
شکل 3 چگالی جریان الکترود را در ابتدا و انتهای شبیه سازی نشان می دهد. همانطور که انتظار می رود، بالاترین چگالی جریان الکترود در نقطه تماس بین دو فلز یافت می شود. با این حال، توزیع چگالی جریان الکترود در امتداد سطوح منیزیم و فولاد ملایم در مقایسه با سناریویی که محصول خوردگی اثر در نظر گرفته نشده است، به طور قابل توجهی متفاوت است (به شکل 2 در خوردگی گالوانیکی با مدل تغییر شکل الکترود مراجعه کنید). مشاهده می شود که چگالی جریان الکترود در انتهای شبیه سازی در مجاورت نقطه تماس بین دو فلز کمتر است که به محصول خوردگی ته نشین شده در سطوح منیزیم و فولاد ملایم نسبت داده می شود
.
.شکل 3: چگالی جریان الکترود در t = 0 و t = 72 ساعت.
شکل 4 چگالی جریان و توزیع پتانسیل در الکترولیت و هندسه مدل را در ابتدای شبیه سازی نشان می دهد. پتانسیل الکترولیت و توزیع چگالی جریان در ابتدای شبیه سازی همان است که در شکل 3 مدل خوردگی گالوانیکی با تغییر شکل الکترود گزارش شده است ، همانطور که انتظار می رود.
شکل 4: هندسه مدل، پتانسیل الکترولیت و چگالی جریان در t = 0.
شکل 5 چگالی جریان و توزیع پتانسیل در الکترولیت، هندسه تغییر یافته ناشی از انحلال فلز و محصول خوردگی منطقه رسوب شده در انتهای شبیه سازی را نشان می دهد. از آنجا که چگالی جریان الکترود در نقطه تماس فلزات بالاترین است، انحلال فلز نیز در این نقطه حداکثر است. نمودار ساده از بردار چگالی جریان الکترولیت در پایان شبیه سازی ها کمی متفاوت از آنچه در شکل 4 از خوردگی گالوانیکی با مدل تغییر شکل الکترود گزارش شده است، متفاوت است. تفاوت در نمودار خط جریان چگالی جریان الکترولیت در منطقه رسوب‌شده محصول خوردگی، جایی که خطوط جریان برای تغییر شکل پیدا می‌شوند، آشکار است.
شکل 5: مدل هندسه، پتانسیل الکترولیت و چگالی جریان بعد از 72 ساعت.
ارجاع
1. W. Sun، G. Liu، L. Wang، T. Wu and Y. Liu، “یک مدل دلخواه لاگرانژی-اولری برای مطالعه تاثیرات رسوب محصول خوردگی بر خوردگی دو فلزی”، J Solid State Electrochem ، جلد. 17، صفحات 829-840، 2013.
مسیر کتابخانه برنامه: Corrosion_Module/Galvanic_Corosion/under_deposit_corrosion
دستورالعمل های مدل سازی
کتابخانه های کاربردی
1 | از منوی File ، Application Libraries را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Application Libraries ، Corrosion Module>Galvanic Corrosion>galvanic_corrosion_with_deformation را در درخت انتخاب کنید. |
3 |  روی Open کلیک کنید . |
جزء 1 (COMP1)
انتقال گونه‌های رقیق‌شده و رابط‌های تنظیم سطح را برای حل انتقال جرم یونهای Mg 2+ و OH- و به ترتیب برای ردیابی موقعیت رسوب محصول خوردگی Mg(OH) 2 اضافه کنید .
فیزیک را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics باز شود . |
2 | به پنجره Add Physics بروید . |
3 | در درخت، Chemical Species Transport>Transport of Diluted Species (tds) را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش Dependent Variables کلیک کنید . در قسمت متنی Number of species ، 2 را تایپ کنید . |
5 | در جدول غلظت ، تنظیمات زیر را وارد کنید: |
cMg |
coH |
6 | روی Add to Selection در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
7 | در درخت، Mathematics>Moving Interface>Level Set (ls) را انتخاب کنید . |
8 | روی Add to Selection در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
9 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics بسته شود . |
تعاریف جهانی
با به روز رسانی پارامترهای مورد نیاز برای مدل سازی محصول خوردگی شروع 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 under_deposit_corrosion_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
تعاریف
یک تابع پله را برای استفاده در هنگام تعریف متغیرهای نرخ واکنش بارش و سرعت محصول خوردگی تعریف کنید.
مرحله 1 (مرحله 1)
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Functions کلیک کنید و Local>Step را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مرحله ، برای گسترش بخش Smoothing کلیک کنید . |
3 | در قسمت متنی Size of transition zone ، 0.001 را تایپ کنید . |
متغیرهای 1
متغیرهای مدل را از یک فایل متنی بارگیری کنید.
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  متغیرها کلیک کنید و متغیرهای محلی را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل under_deposit_corrosion_variables.txt دوبار کلیک کنید . |
رنگ نارنجی برای متغیر v_corprod توسط جفت اکستروژن عمومی غیرمحلی تعریف نشده ایجاد می شود.
اکستروژن عمومی 1 (genext1)
اکنون، کوپلینگ اکستروژن عمومی غیرمحلی را تعریف کنید.
1 | در نوار ابزار Definitions ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کنید و General Extrusion را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for General Extrusion ، بخش Source Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت نقشه مقصد را پیدا کنید . قسمت متنی y-expression را پاک کنید . |
6 | قسمت Source را بیابید . از فهرست فریم منبع ، مش (Xm، Ym، Zm) را انتخاب کنید . |
7 | تیک گزینه Use source map را انتخاب کنید . |
8 | قسمت متنی Ym i -expression را پاک کنید . |
9 | برای گسترش بخش Advanced کلیک کنید . از لیست روش جستجوی مش ، نزدیکترین نقطه را انتخاب کنید . |
حمل و نقل گونه های رقیق شده (TDS)
بعد، فیزیک حمل و نقل انبوه را تنظیم کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Transport of Diluted Species (tds) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حمل و نقل گونه های رقیق ، بخش مکانیسم های حمل و نقل را پیدا کنید . |
3 | چک باکس Convection را پاک کنید . |
4 | چک باکس مهاجرت در میدان الکتریکی را انتخاب کنید . |
5 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
هزینه های گونه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Transport of Diluted Species (tds) روی Species Charges کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Species Properties ، بخش Charge را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن z cMg ، 2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت نوشتاری z coOH ، -1 را تایپ کنید . |
ویژگی های حمل و نقل 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Transport Properties 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های حمل و نقل ، بخش Diffusion را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی D cMg ، DMg*ls.Vf2+DMge*ls.Vf1 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی D coOH ، DOH*ls.Vf2+DOHe*ls.Vf1 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Migration in Electric Field را پیدا کنید . در قسمت متن V ، phil را تایپ کنید . |
مقادیر اولیه 1
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 متنی cOH ، cOH0 را تایپ کنید . |
واکنش ها 1
از گره Reactions برای تعریف اصطلاحات سینک برای Mg 2+ و OH- استفاده کنید . استفاده از متغیر ls.delta تضمین می کند که عبارت سینک فقط در رابط محصول خوردگی اعمال می شود.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Reactions را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای واکنش‌ها ، بخش نرخ‌های واکنش را پیدا کنید . |
4 | در قسمت نوشتاری R cMg ، -R_Mg*ls.delta را تایپ کنید . |
5 | در قسمت نوشتاری R coOH ، -R_OH*ls.delta را تایپ کنید . |
تمرکز 1
غلظت را در مرزهای بالای دامنه تعریف کنید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Concentration را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 3 و 6 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تمرکز ، بخش تمرکز را پیدا کنید . |
4 | تیک Species coOH را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی c 0,cOH ، cOH0 را تایپ کنید . |
کوپلینگ سطح الکترود 1
اکنون، با استفاده از چگالی جریان محلی به دست آمده از رابط توزیع جریان ثانویه ، اصطلاحات منبع را برای Mg 2+ و OH- در مرزهای آند و کاتد تعریف کنید .
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electrode Surface Coupling را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2 و 4 را انتخاب کنید. |
ضرایب واکنش 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electrode Surface Coupling 1 را گسترش دهید ، سپس روی Reaction Coefficients 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ضرایب واکنش ، بخش ورودی مدل را پیدا کنید . |
3 | از لیست i loc ، چگالی جریان محلی ، واکنش الکترود 1 (cd/es1/er1) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت ضرایب استوکیومتری را پیدا کنید . در قسمت متن n ، 4 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ν coOH ، 4 را تایپ کنید . |
کوپلینگ سطح الکترود 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electrode Surface Coupling را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
ضرایب واکنش 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electrode Surface Coupling 2 را گسترش دهید ، سپس روی Reaction Coefficients 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ضرایب واکنش ، بخش ورودی مدل را پیدا کنید . |
3 | از لیست i loc ، چگالی جریان محلی ، واکنش الکترود 1 (cd/es2/er1) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت ضرایب استوکیومتری را پیدا کنید . در قسمت متن n ، 2 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ν cMg ، -1 را تایپ کنید . |
مجموعه سطح (LS)
اکنون، فیزیک تنظیم سطح را برای ردیابی موقعیت رابط محصول خوردگی تنظیم کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Level Set (ls) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
مجموعه سطح مدل 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Level Set (ls) روی Level Set Model 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مدل Level Set ، بخش Level Set Model را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن γ ، max(vn_corprod,eps) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ε ls ، ls.hmax/4 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Convection را پیدا کنید . بردار u را به صورت مشخص کنید |
u_corprod | ایکس |
v_corprod | y |
توجه داشته باشید که متغیرهای u_corprod و v_corprod از متغیرهای تابع step که بر حسب تابع مجموعه سطح تعریف شده‌اند استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که تنها مجموعه‌های سطح مجاور محصول خوردگی برمی‌گردند.
مقادیر اولیه 1
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 | روی دکمه Fluid 2 ( ϕ = 1) کلیک کنید . |
ورودی 1
ورودی را برای عملکرد تنظیم سطح تنظیم کنید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ورودی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، 2،4،5 را در قسمت متن Selection تایپ کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
خروجی 1
خروجی را برای عملکرد تنظیم سطح تنظیم کنید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Outlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 3، 6 و 7 را انتخاب کنید. |
توزیع جریان ثانویه (CD)
در نهایت، هدایت الکترولیت را بر حسب تابع تنظیم سطح تعریف کنید تا مقدار متفاوتی را برای محصول خوردگی تجویز کنید.
الکترولیت 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Secondary Current Distribution (cd) را گسترش دهید ، سپس روی Electrolyte 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات الکترولیت ، بخش الکترولیت را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن σ l ، sigma*ls.Vf2+sigmae*ls.Vf1 را تایپ کنید . |
جزء 1 (COMP1)
اکنون، مش را در مرزهای منیزیم و فولاد اصلاح کنید.
در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Meshes را گسترش دهید .
مش 1
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Meshes>Mesh 1 را گسترش دهید . |
2 | روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Edit Physics-Induced Sequence را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
4 | از فهرست Calibrate for ، Fluid dynamics را انتخاب کنید . |
5 | از لیست Predefined ، Finer را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Size 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Calibrate for ، Fluid dynamics را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Triangular 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 | فقط مرزهای 2 و 5 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . از فهرست Calibrate for ، Fluid dynamics را انتخاب کنید . |
6 | از لیست از پیش تعریف شده ، Extremely fine را انتخاب کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید . |
مش باید به شکل زیر باشد:
مطالعه 1
قبل از محاسبه راه حل، برخی از تنظیمات حل کننده باید اصلاح شوند.
مرحله 1: راه اندازی توزیع فعلی
1 | در پنجره Model Builder ، گره Study 1 را گسترش دهید ، سپس روی Step 1: Current Distribution Initialization کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای راه‌اندازی توزیع فعلی ، بخش انتخاب فیزیک و متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول، کادرهای حل برای حمل و نقل گونه های رقیق ( tds) ، مجموعه سطح (ls) و هندسه تغییر شکل یافته (کامپوننت 1) را پاک کنید . |
4 | در جدول، چک باکس های حل برای مرز بدون تغییر شکل 1 (ndbdg1) و تغییر شکل سطح الکترود 1 (desdg1) را پاک کنید . |
5 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
برخی از نمودارها به طور پیش فرض اضافه می شوند. برای بازتولید طرح ها از بخش نتایج و بحث ، دستورالعمل های زیر را دنبال کنید.
ساده 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electrolyte Potential (cd) را گسترش دهید ، سپس روی Streamline 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline ، بخش Streamline Positioning را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Separating distance ، 0.035 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش Point style را پیدا کنید . از لیست طول پیکان ، Normalized را انتخاب کنید . |
پتانسیل الکترولیت (cd)
در پنجره Model Builder ، روی Electrolyte Potential (cd) کلیک کنید .
سطح 2
1 | در نوار ابزار Electrolyte Potential (cd) ، روی  Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، 1 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Coloring ، Uniform را انتخاب کنید . |
5 | از لیست رنگ ، خاکستری را انتخاب کنید . |
فیلتر 1
1 | در نوار ابزار Electrolyte Potential (cd) ، روی  Filter کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب عنصر را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion متن، ls.Vf1>=0.5 را تایپ کنید . |
پتانسیل الکترولیت (cd)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results ، روی Electrolyte Potential (cd) کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار Electrolyte Potential (cd) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 4 باشد .
3 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
4 | از لیست زمان (ها) ، 2.592E5 را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Electrolyte Potential (cd) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 5 باشد .
نمودار خطی 1
برای بازتولید شکل 3 دستورالعمل های زیر را دنبال کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>1D Plot Group 5 روی نمودار خطی 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب زمان ، از لیست را انتخاب کنید . |
4 | در لیست بارها ، 0 را انتخاب کنید . |
تغییر چگالی جریان محلی
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی 1D Plot Group 5 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، تغییر چگالی جریان محلی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار تغییر چگالی جریان محلی ، روی  Plot کلیک کنید . |
رابط محصول خوردگی
دستورالعمل های زیر را برای بازتولید شکل 2 دنبال کنید .
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، Corrosion Product Interface را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Study 1/Remeshed Solution 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست زمان (ها) ، 2.592E5 را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | در نوار ابزار Corrosion Product Interface ، روی  Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Level Set>ls.Vf1 – Volume fraction of fluid 1 را انتخاب کنید . |
3 | در نوار ابزار Corrosion Product Interface ، روی  Plot کلیک کنید . |
رابط محصول خوردگی
در پنجره Model Builder ، روی Corrosion Product Interface کلیک کنید .
کانتور 1
1 | در نوار ابزار Corrosion Product Interface ، روی  Contour کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Contour ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Level Set>ls.Vf1 – Volume fraction of fluid 1 را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Levels را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، سطوح را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Levels ، 0.5 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Coloring ، Uniform را انتخاب کنید . |
6 | از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار Corrosion Product Interface ، روی  Plot کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
