格子Boltzmann方法研究金属局部腐蚀特性

"这篇研究论文探讨了金属表面局部腐蚀特性的数值模拟，主要采用格子Boltzmann方法。研究人员崔静、杨帆、杨霆浩和杨广峰来自中国民航大学机场学院，他们建立了一个综合模型来模拟金属在防腐涂层受损后的点蚀行为。模型结合了Shen-Chen模型来模拟流体流动和传输，电化学反应模型来描述固体表面的溶解过程，并引入钝化概率来调整化学反应速率。通过节点体积法(VOP)处理固体边界的迁移问题。通过这个模型，他们分析了反应钝化概率、化学反应速率和扩散系数如何影响腐蚀程度。模拟结果显示，腐蚀程度与钝化概率成反比，与化学反应速率成正比，与反应物组分扩散系数成反比。" 这篇论文详细介绍了使用格子Boltzmann方法在金属材料腐蚀研究中的应用。格子Boltzmann方法是一种计算流体力学的方法，它基于统计力学的Boltzmann方程，用于模拟多相流和传质现象。在本研究中，该方法被扩展到模拟金属腐蚀过程，特别是当金属表面的防腐涂层损坏时发生的局部腐蚀，如点蚀。 首先，研究者采用了Shen-Chen模型，这是一种用于模拟复杂流体流动的非均匀相互作用势模型，它可以处理不同组分间的流动和传输现象。接着，电化学反应模型被用来模拟金属表面的溶解反应，这涉及到金属离子的释放和腐蚀介质的参与。 此外，研究引入了钝化概率的概念，这是一个关键的参数，它反映金属表面钝化的可能性。钝化可以降低金属的腐蚀速率，因此增加钝化概率可以减少腐蚀程度。他们还考虑了化学反应速率的影响，更快的反应速率通常导致更严重的腐蚀。 节点体积法(VOP)是处理固体边界条件的一种技术，它可以精确地模拟边界上的物质迁移，这对于理解腐蚀过程中物质如何在金属表面分布至关重要。 通过数值模拟，研究者得出结论，点蚀过程中的腐蚀程度受到多个因素的共同影响。钝化概率的增加能够抑制腐蚀，降低腐蚀程度；反之，化学反应速率的提高会加剧腐蚀；而反应物的扩散系数增加则会减少腐蚀，因为这有助于更快地清除腐蚀产物，减缓腐蚀进程。 关键词包括：金属点蚀、格子Boltzmann方法、电化学反应、节点体积法和钝化概率。这些关键词反映了研究的核心内容和技术手段，对于理解和研究金属腐蚀，特别是局部腐蚀的机理具有重要意义。