复杂结构阴极保护设计中电流屏蔽效应数值模拟仿真
管道阴极保护中的屏蔽问题
管道阴极保护中的屏蔽问题管道阴极保护是一种常见的防腐方式，可以有效地保护钢质管道不受腐蚀破损。
在阴极保护的过程中，屏蔽问题是一个需要注意的问题。
本文将介绍管道阴极保护中的屏蔽问题及其防治方法。
什么是屏蔽问题？在管道阴极保护的过程中，如果管道周围存在其他金属物质，如地下金属构件、接地设施等，这些金属物质就会对管道的阴极保护电流形成屏蔽效应，使得管道的阴极保护电流无法通过这些金属物质到达管道表面，从而导致管道腐蚀。
这就是所谓的屏蔽问题。
屏蔽问题的存在会影响管道的阴极保护效果，甚至会加速管道的腐蚀破坏，给管道安全稳定带来潜在隐患。
因此，必须认真对待管道阴极保护中的屏蔽问题。
屏蔽问题的原因屏蔽问题的原因有以下几点：1.金属物质存在于管道周围。
在管道敷设的过程中，可能会出现地下金属构件和接地设施与管道相邻紧靠的情况，这些金属物质会对管道的阴极保护电流形成屏蔽，从而导致阴极保护效果下降。
2.管道绝缘不良。
管道绝缘不良会导致管道表面与其他金属物质形成电耦合，形成电流的短路，使得管道的阴极保护电流无法到达需要保护的管道表面。
3.钢管内部异物导致的屏蔽。
如果管道内部存在杂物、水垢等异物，会导致内部的电阻不均匀，从而导致阴极保护电流无法均匀地分布到钢管表面，形成屏蔽效应。
屏蔽问题的防治措施为了避免管道阴极保护中的屏蔽问题，需要采取措施来预防和解决这个问题。
1. 优先选择地点在设计管道敷设方案时，应优先选择没有金属构件、接地设施等的地点，避免金属物质与管道相邻密集排列。
2. 防腐涂层材料的选择选择带耐电耦合性的防腐涂层材料，或选用不易引起阴极极化的无机材料。
这样可以降低管道绝缘不良的风险，避免管道与其他金属形成电低阻通路。
3. 维护管道内部的清洁及时清洗和维护管道内部的清洁，避免杂物、水垢等异物聚集在管道内部，影响管道阴极保护效果。
4. 采用多电极阴极保护采用多电极阴极保护可以有效地避免管道内部异物对阴极保护电流的屏蔽效应。
NMOSESD保护器件直流仿真模型设计
图 ３ 展示的是通过传输 线 脉 冲技 术（ ＴＬＰ） 获 得的 ＮＭＯＳ 的 Ｉ－ Ｖ 特性曲线示意图。该曲线反映了电压的骤回现象， 并且从曲 线中可以获取用于衡 量 ＥＳＤ 保 护器 件 防 护等 级 （ ＥＳＤＶ） 的 参 数。（Ｉｔ１，Ｖｔ１） 是 ＥＳＤ 保护器件的触发点， 该点决定 ＥＳＤ 保护器件 将在何时开启。（ Ｉｔ２，Ｖｔ２） 是二次崩溃点， ＥＳＤＶ 等级是通过二次崩 溃时的电流来衡量的。（ ＩＨ，ＶＨ） 是维持点， 维持电压（ ＶＨ） 的大小 决定 了 器件 的 电 位钳 制 能 力， 较 小 的 ＶＨ 能提 供 一 条较 低 阻 值 的电流泄放路径。
图的描述。以下是描述 ＩＤＳ 的公式 当 ＶＧＳ＞ＶＴ
如 果 ＶＤＳ≤ＶＤＳＡＴ
（ １）
如 果 ＶＤＳ＞ＶＤＳＡＴ
（ ２）
当 ＶＧＳ≤ＶＴ
（ ３）
３．２ ＩＣ 的模型 本文采用了基于 ＥＭ 公式的模型描述双极型晶体管。寄生 ＮＰＮ 是通 过 ２ 个终 端 电 流 ＩＣ 和 ＩＢ 来 描 述的 。当 衬 底上 有 足 够 的电压降时 ， 源－ 衬 底形 成 的 ＰＮ 结正 偏 从 而使 寄 生 ＮＰＮ 开启 ， 此时寄生 ＮＰＮ 的集电极电流是 ＩＣ， 基极－ 发射极电流是 ＩＢ。以下 是描述 ＩＣ 和 ＩＢ 的公式
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图 ２ 带有寄生 ＮＰＮ 晶体管的 ＮＭＯＳ 管横截面示意图 《现场总线技术应用 ２００ 例》
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仿真技术
在正 常 工 作 情 况 下 ， ＮＭＯＳ ＥＳＤ 保 护 器 件 工 作 在 区 域 １ 和 区 域 ２， 当 遭 遇 到 ＥＳＤ 现 象 时 ， 则工 作 在 区域 ３ 和 区 域 ４。ＥＳＤ 保护 器 件在 这 几 个区 域 中 表现 出 的 不同 Ｉ－ Ｖ 特 性， 是由 寄 生 的 双极型晶体管的开启机制造成的。图 ２ 是一个 ＮＭＯＳ 管的横截 面示 意 图。当 正 向 ＥＳＤ 电压 施 加 在漏 极 Ｄ 时 ， 漏－ 衬 底 形 成 的 ＤＢ 结 反 偏直 至 出 现崩 溃 ， 雪 崩现 象 发 生并 且 产 生大 量 空 穴 电 子 对。空穴 电 流 ＩＳＵＢ 通过 衬 底 流至 地 ， 并 在寄 生 的 衬底 电 阻 ＲＳＵＢ 上形成电压降 。ＲＳＵＢ 上的电压提高了衬底电阻 的 电 位 ＶＲ， 当 ＶＲ 增 加 ， 衬 底－ 源 形 成 的 ＢＳ 结 正 向 开 启 ， 形 成 了 一 个 寄 生 的“ 漏－ 衬底－ 源 ”ＮＰＮ 型 双极 型 晶 体管 ， 构 建 了一 条 电 流泄 放 路 径 ， 漏 极电压迅速降低， 电压骤回现象发生。
管道阴极保护技术发展和数值模拟在其中的应用
管道阴极保护技术发展和数值模拟在其中的应用摘要：近年来，随着社会进步和科技发展，阴极保护无论在应用范围还是在先进技术上都得到了较大的发展。
阴极保护技术适用于油气长输管道防腐蚀，实施该技术可有效减缓管道的腐蚀速度及程度，延长管道的使用寿命，降低维修费用。
一些先进的分析计算与测量技术与传统的阴极保护相结合产生阴极保护数值模拟计算技术、阴极保护探头监测与无线传输技术，大大提高了阴极保护设计和维护管理水平。
数值模拟技术在近年来得到了迅速的发展，通过数值模拟计算可以准确预测阴极保护的保护效果,解决传统阴极保护设计中的弊端,所以数值模拟方法已经被广泛地应用到腐蚀与防护计算领域。
本文对了国内外阴极保护技术的现状，以及数值模拟在阴极保护中的研究进展和应用情况进行了综述。
关键词：阴极保护管道腐蚀数值模拟1 阴极保护国内外研究进展阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。
阴极保护技术分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护，目前该技术已经基本成熟，广泛应用到土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、钢码头、舰船、储罐罐底、冷却器等金属构筑物的腐蚀控制。
随着我国工业化、城镇化步伐的加快以经济的高速增长，我国已经成长为全球第二大经济体，对石油、天然气的消费需求不断增加。
为使油气从生产地到达消费地，需建设长输油气管道。
管道铺设从偏远的油气矿区开始一直延伸到繁华的都市，管道要途径坑坑洼洼、凹凸不平、风沙雨雪、穿越河流等多种复杂环境，管道在输送过程中，因风蚀、水力作用及重力侵蚀衍生的腐蚀介质对管道造成较大程度的伤害。
在目前的技术条件下，阴极保护无疑是最适宜的措施。
1.1国外阴极保护技术的发展1823 年，英国学者汉·戴维接受英国海军部对木制舰船的铜护套的腐蚀的研究，用锡、铁和锌对铜进行保护，并将采用铁和锌对铜保护的相关报告于 1824年发表，这就是现代腐蚀科学中阴极保护的起点。
某双管同沟敷设管线阴极保护系统干扰防护数值模拟研究
某双管同沟敷设管线阴极保护系统干扰防护数值模拟研究陈帅;李洪福;罗小武;肖会会;时彦杰;罗泰星;刘艳明;王晨;吕祥鸿;崔光磊【期刊名称】《材料保护》【年(卷),期】2024(57)6【摘要】为明确同沟敷设管道阴极保护系统相互干扰规律及干扰防护措施,以新疆油田某双管同沟敷设管道(D219和D457)为模型,设置D219管道的涂层破损率为0.1%,D457管道的涂层破损率为0.1%、0.5%、1.0%,采用数值模拟方法对不同阴极保护设计及阴极保护干扰防护措施的有效性及适用性进行评估。
结果表明:采用浅埋阳极单独阴极保护的同沟敷设管道存在阴极保护系统相互干扰,随着干扰管道D457防腐层破损率的增加,其对并行管道D219的干扰程度增强,施加均压线措施可有效降低干扰;采用浅埋阳极联合阴极保护+均压线措施可消除同沟敷设管道阴极保护系统的相互干扰,当双管同沟管道防腐层破损率相差较大(D2190.1%,D4571.0%)时,改善效果较为显著;对于采用深井阳极联合阴极保护的同沟敷设管道,当D457防腐层破损率较大(1.0%)、土壤电阻率较高(50Ω·m)时,其阴极保护效果较差,采用均压线+牺牲阳极措施对阴极保护效果的改善作用不明显,而增大深井阳极输出电流联合均压线措施可显著改善同沟敷设管道的阴极保护效果。
【总页数】12页(P175-185)【作者】陈帅;李洪福;罗小武;肖会会;时彦杰;罗泰星;刘艳明;王晨;吕祥鸿;崔光磊【作者单位】西安石油大学材料科学与工程学院;中国石油新疆油田油气储运分公司;东北大学资源与土木工程学院;东北大学辽宁省深部工程与智能技术重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TE832【相关文献】1.深井套管阴极保护干扰的数值模拟研究2.同沟敷设热油管道对土壤温度场影响数值模拟研究3.模拟管线系统中方波脉冲电流阴极保护规律的研究4.油气输送站场内外阴极保护系统间干扰数值模拟5.模拟管线系统中方波脉冲电流阴极保护规律的研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
comsol仿真实例电磁屏蔽对比electricshieldingcomparison
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 电磁屏蔽对比-COMSOL仿真实例Electric Shielding Comparison步骤：➢新建打开COMSOL Multiphysics软件；➢模型开发点击模型向导→二维，展开AC/DC，选择电流（ec），点击增加，然后点击研究，选择稳态，并完成；---进入建模页面➢全局定义1在主屏幕工具栏中，点击参数，在设定窗口中，输入如下表：➢几何1正方形1：在几何工具栏中，点击图元中的正方形；在设定窗口中的位置下x值填写0.05；正方形2：在几何工具栏中，点击图元中的正方形；在设定窗口中的位置下x值填写-1.05；点击构建所有对象键；在图形窗口点击缩放到视窗大小键圆1：在几何工具栏中，点击图元中的圆；在设定窗口中，半径值填写0.245；x值为0.55，y值为0.5；圆2：在几何工具栏中，点击图元中的圆；在设定窗口中，半径值填写0.25；x值为-0.55，y值为0.5；展开层，厚度值为0.01；点击构建所有对象键；➢定义显示1：在定义工具栏中，点击显示；在设定窗口中，选择域2-5（点击粘贴选择键，填入数字后确定）右击显示1，重命名，命名为全保真，点击确定；显示2：在定义工具栏中，点击显示；在设定窗口中，几何实体层次变为边界，选择21-24（点击粘贴选择键，填入数字后确定）；右击显示2，重命名，命名为电屏蔽，点击确定；补集1：在定义工具栏中，点击补集；在设定窗口中，输入实体下面点击增加键，选择全保真并确定；右击补集1，重命名，命名为bulk，点击确定；➢电流接地1：在物理场工具栏中，点击边界中的接地；选择边界10（点击粘贴选择键，填入数字后确定）；界2（点击粘贴选择键，填入数字后确定）；界11点击粘贴选择键，填入数字后确定）；终端下面的终端类型选择电压；终端2：在物理场工具栏中，点击边界中的终端；选择边界3（点击粘贴选择键，填入数字后确定）；终端下面的终端类型选择电压；电屏蔽1：在物理场工具栏中，点击边界中的电屏蔽；边界选择下选择中选电屏蔽；厚度下面的设置d s为1[cm]；➢材料材料1：在模型开发器窗口，右击组件1中的材料，选择空材料；在设定窗口中，几何实体选择下面选择中选bulk；在材料属性目录中填入如下表值；材料2：在模型开发器窗口，右击组件1中的材料，选择空材料；在设定窗口中，几何实体选择下面选择中选全保真；在材料属性目录中填入如下表值；材料3：在模型开发器窗口，右击组件1中的材料，选择空材料；在设定窗口中，几何实体层次选择边界，下面选择中选电屏蔽；在材料属性目录中填入如下表值；➢网格1在模型发生器窗口中，右击组件1中的网格1，选择全部构建；➢研究1参数化扫描：在研究工具栏中，点击参数化扫描；在设定窗口中，点击研究设定下面的增加键；输入如下表值：点击研究工具栏中的计算；➢结果数据集：在模型开发器窗口下，结果中数据集下面点击研究1/解1；在结果工具栏中点击选择；在设定窗口中，几何实体层次选择域，选择中选bulk；电势：在模型开发器窗口下，结果中展开电势，点击表面1；在设定窗口中，点击表达式右上角的替换表达式键，点击组件1>电流>电>ec.normE-电场模；颜色表后选GrayPrint；取消颜色图例；点击反色表；在模型发生器中，右击电势，选择等值线；右击电势下面等值线1，选择颜色表达式；在设定窗口中，点击表达式右上角的替换表达式键，点击组件1>电流>电荷>ec.normJ-电流密度模；颜色表后选ThermalEquidistant；在模型发生器中，右击电势，选择线上箭头；在设定窗口中，点击表达式右上角的替换表达式键，点击组件1>电流>电>,Ey-电场；在模型发生器中，右击电势下面的线上箭头1，选择颜色表达式；在设定窗口中，点击表达式右上角的替换表达式键，点击组件1>电流>电荷>ec.normJ-电流密度模；颜色表后选ThermalEquidistant；取消颜色图例；在模型发生器中，右击电势，选择绘图；（如图2）在设定窗口中，数据下面的答案数值变为10；在模型发生器中，右击电势，选择绘图；（如图3）在设定窗口中，数据下面的答案数值变为0.1；在模型发生器中，右击电势，选择绘图；（如图4）图4附原文：。
复杂环境下长输管道阴极保护数值模拟研究
复杂环境下长输管道阴极保护数值模拟研究近年来，随着油气工业的发展，长输管道的建设和使用逐渐成为了关注的焦点。
然而，在复杂环境下，管道会受到来自周围环境中的压力、腐蚀等问题的影响，严重影响了长输管道的安全和稳定运行。
作为一种有效的管道腐蚀保护措施，阴极保护技术能够对长输管道的防腐防蚀安全起到关键的作用。
因此，对于长输管道阴极保护数值模拟研究具有重要的意义。
长输管道的阴极保护原理是通过将电流往管道金属表面导入，使得管道处于负电位状态，从而形成阴极保护层，保护管道表面免受腐蚀。
但是，在复杂的环境下，管道受到多种因素的影响，如土壤环境、海水、泥浆以及外部电流等。
这些因素的综合影响非常复杂，可以导致管道电位分布不均匀，使得某些区域依旧处于腐蚀的状态。
因此，在设计长输管道阴极保护系统时需要对相关因素进行详细的分析和计算，确保阴极保护层能够保证管道安全稳定的运行。
目前，长输管道阴极保护数值模拟研究已成为了研究的热点领域。
在管道阴极保护数值模拟研究中，研究人员通常使用基于有限元分析的模拟方法，通过模拟电流分布、电位分布等参数，分析阴极保护层的分布和效果。
这种分析方法可以帮助研究人员更好地理解长输管道阴极保护的原理和机制，并进一步确定阴极保护系统的设计、调试和运行参数。
在管道阴极保护数值模拟研究中，主要涉及到以下几个方面的问题：1. 外电流干扰外部电流是阴极保护的主要干扰因素之一。
在复杂环境下，可能存在多种电流源，如电力线、交通工具等。
这些电流源可能会干扰到阴极保护层的正常运行，影响阴极保护的效果。
因此，需要使用数值模拟方法，分析外部电流的干扰程度，并且设计出合适的应对措施。
2. 土壤环境土壤环境是长输管道阴极保护的主要环境之一。
土壤的电学特性对于阴极保护层的分布和效果有着重要的影响。
因此，需要考虑到土壤的电学参数，比如电导率、介电常数等等。
此外，土壤的化学成分也可能会对阴极保护层的效果产生影响。
因此，进行长输管道阴极保护数值模拟研究时，需要充分考虑到土壤环境的影响。
阴极保护进入数值模拟时代
e-Book45005阴极保护进入数值模拟时代Cathodic protection is moving tothe numerical simulation era王向农Spring River e-Book2013年4月目录1）阴极保护进入数值模拟时代 (3)Cathodic protection is moving to the numerical simulation era2）管道阴极保护系统的设计与优化 (6)Design and optimization of pipeline cathodic protection systems3）罐底板阴极保护电流与电位分布模型 (13)Current and potential distribution modeling for cathodic protection of tank bottoms4）计算机模拟有助于阴极保护系统设计和干扰的预测 (25)Computer simulation as an aid to CP system design and interference prediction5）计算机模型预测减缓埋地防腐管道上交流电压的影响 (34)Computer modeling to predict the magnitude of AC voltages on buried and well coated pipelines6）墨西哥太平洋近岸油气管网阴极保护干扰问题的数值模型诊断和解决 (51)Numerical modeling for CP diagnosis and solutions to interference problems in shore fuel oil and gas pipeline networks in the Pacific coast of Mexico7）受到各种干扰的地下管网阴极保护设计专用模拟软件的应用 (57)The use of dedicated simulation software for the design and understanding of the cathodic protection of underground pipeline networks under various interference conditions8）受到直流牵引机车杂散电流干扰的大型埋地管网阴极保护的模拟软件 (70)A user-friendly simulation software for the cathodic protection of large networks of buriedpipelines influenced by DC-traction stray currents9）电潜泵油井套管和相邻阴极保护管道杂散电流腐蚀的模型技术 (80)Modeling of stray current corrosion in ESP well casings and adjacent cathodically protected pipelines10）用计算机模拟改进管道的完整性 (90)Improving pipeline integrity using computer simulation11）用计算机模型加强深井套管阴极保护系统的设计和监控 (101)Enhancing design and monitoring of cathodic protection systems for deep well casings with computational modeling12）用阴极保护计算机模型评价海上浮式生产储油船强制电流系统 (112)Evaluation of impressed current system on EPSO by use of CP computer modeling13）用于近海与海洋环境中阴极保护的专家三维软件模拟 (128)Expert 3D software simulations for cathodic protection in offshore and marine environments14）预测和减缓交流电干扰的模拟软件 (139)A user-friendly simulation software for AC predictive and mitigation techniques15）预测有大量干扰的阴极保护系统的性能 (152)Predicting the performance of cathodic protection systems with large scale interference16）在设计阶段应用模型技术减缓轻轨系统杂散电流干扰 (158)The application of modeling system at the design stage to the mitigation of stray current interference17）魁北克-波士顿高压直流输电系统对地下和水下管道的干扰 (171)High voltage direct current interference with underground/underwater pipelines阴极保护进入数值模拟时代Cathodic protection is moving to the numerical simulation era作者：比利时Elsyca公司Jacques Parlongue与Leslie Bortels 翻译：王向农（美国《Pipeline & Gas Journal》杂志2009年10月刊）由于管网越来越密，管道经营方正面对日益加剧的直流干扰问题。
线筒结构电极介质阻挡放电的数值仿真
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｌ ｉ ｎ ｅ ・ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ｓ
ｏ ｂ ａｉ ｔ ｎ ｅ ｄ ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｃ ａ ｎ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｏ １ ０ ｍ一 ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐｏ ｎｄ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ｒｇ ａ ｅ ｃ ｕ ｒｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｍＡ ｌ ｅ ｖ ｅ １ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｌ ｉ ｎ ｅ － ｃ ｙ ｌ ｉ ｎｄ ｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ｃ ｒｏ ｔ ｄ ｅ ｗａ ｓ ｃ ｏ ｎｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｉ ｒ ａ ｔ ａ ｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｉｃ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｒｅ ｕ ．
绝 缘材 料
２ ０ １ ５ ， ４ ８ （ ７ ）
计算机模拟有助于阴极保护系统设计和干扰的预测
电场 复杂 的交互作 用的地 方 ， 很 难 进行 可靠 的 估 算的 。但 是 ， 果 用腐 蚀模 拟软 件 作 为设 计 工 是 如
具， 问题 就迎 刃 而解 了。腐蚀模 拟软件 不仅 能够帮 助我 们理 解 复 杂的 腐蚀 现 象， 而且 ， 够 对 阴极 能
保护 系统设计 迅速做 出经济有效 的评价 。 本 文叙述 了计 算机模 拟的 背景 和 能 力 ， 绍 了管道 阴极 保 护 的模 拟 、 介 干扰 的预 测 和 系统的优
于 阴极保 护工程 师 的专业 判 断 。显 然 ， 仅依 靠 这 仅
减 缓腐蚀 速率 ， 而延 长构筑 物 的预 期使用 寿命 。 从
然而， 阴极 保 护技 术 的应 用会 对 其他 构 筑物 产 生干扰 。 当邻 近的钢 构 筑物 （ 就 是不 相关 的构 筑 也
物 ） 于某 阴极 保 护 系统 的 电场 范 围以 内时 ， 如 位 例
图 １ 阴极 保 护 干 扰 导 致 不 相 关构 筑 物 发 生 腐 蚀
确定 不相关 的构筑 物对 阴极保 护系统 的 响应 是
王 向农 ： 计算机 模拟 有助 于 阴极 保护 系统设 计和 干扰 的预测 不 可忽 视的 ， 因为 ， 与下列 三件 事情 有关 系 ： 它 不相 关 的构筑物 与 阴极 保护 系统产 生 的电场 的
屏蔽电极法数值模拟
的比例不变 ， Ａ 在 Ｂ极距拉大的同时，６ 口 极距按 比例 随之拉 大 。
效率为代价， 而且探测 深度加 大的程度也 不理想 。
因此 ， 寻求提高探测深度 的途径一直是电法工作者
努力 的方 向。
屏蔽电极法的研究思路始于前苏联 的物探工作 者， 即从改变地下 电流密度的分布人手 ， 达到加大勘
加电流密度急剧衰减 ， 严重地影 响了直流 电阻率法 的探测深度 。地面电法勘探是通过测量地表的电场
１ 理论基 础
对常规对称 四极装置做如 图 １ 的改造 ， 即加上 ２ 以装置中心 ０为对称的补偿 电极 口和 ｂ就形成 个 ， 了屏蔽电极法 的六极装置。该 装置可做剖 面和测
变化来探测地下电性不均匀体 的， 如果所要探测 的
故 电阻率 的相对异常为 △ 。 ． ｊ ｐ ＝． Ｊ
各向同性半无限介质表 面点 电源 的电场特性 ， 以及 场的叠加原理可以导出如下各式 ：
维普资讯
１ 期
黄松等 ： 屏蔽电极法数值模拟
・９・ ３
ｏ争 ・ ， ‘’ 丁 【 ㈩ 剧烈的电流密度变化 ， ） 对克服浅部不均匀体不利； 过 大时 ， 深部 电流密度实际上也有较大幅度的衰减 ， 不 （… １ ／ ［ ＋ 丁 Ｉ 利于发现深部异常体。综合 考虑 ， 值取 ０ ８—０９， （ ）。 ． ｅ ． ．
６个 ａ Ｎ Ｂ保持相 对位 地电体受到的激励电流密度本身很小 ， 那么它对地 深 。做剖面测量 时， 电极 Ａ Ｍ ｂ 跑极 时做整体移动 ； 做测深时则保持 ａ／ Ｂ ｂＡ 表电场分布 的影响也很小 ， 因而很难探测 到它…。 置不变，
过去常常采用加大供电极距或者加大供电电流来增
加勘探深度 ， 但这种措施以丧失轻便性和降低工作
通信机房电磁屏蔽效能量化设计仿真分析
通信机房电磁屏蔽效能量化设计仿真分析摘要移动通信基站机房内部交换机、服务器等电子信息系统面临着移动通信天线近距离的电磁辐射威胁，存在一定的电磁安全隐患。
针对机房基本结构特点，通过对可能存在的机房缝隙孔口耦合和贯通线缆耦合两种途径进行了仿真计算，量化了机房电磁屏蔽建设的基本原则，为移动通信基站机房的电磁屏蔽参数化设计和实施提供了理论依据。
关键词机房，电磁屏蔽，仿真11 移动通信机房屏蔽指标论证（1）手机信号频率范围三大运营商手机信号频率覆盖频率范围为885MHz~2655MHz(1)。
具体使用频率如表1所示。
表 1 手机信号频率2242 2 34234（2）手机接受灵敏度信号强度直接影响通话质量，一般手机设计制定如表2所示的接收灵敏度。
表 2 手机接收灵敏度（3）屏蔽设计指标要求屏蔽手机信号就是要把空间中的手机信号进行屏蔽隔离，使得信号功率低于手机最低的接受灵敏度。
换句话说，假设该区域手机接收到的信号良好约-85dBm，要求对该区域进行屏蔽设计后使得手机接收到的信号低于-115dBm，从而无法通话，提示不在服务区。
因此，屏蔽设计指标应在885-2655MHz频率范围内大于30dB为宜。
2屏蔽设计需要考虑的因素根据机房结构特点，对其进行屏蔽设计需考虑手机信号在孔口缝隙处的耦合以及在线缆上的场线耦合两个要素(2)。
（1）缝隙孔洞对手机信号的耦合缝隙耦合的关键参数：缝隙长度L，缝隙深度D，缝隙宽度W(3)，测试点位置距离门缝h。
具体如图 1所示。
图 1 缝隙耦合参数示意①测试距离h对屏蔽效能的影响图 2 测试距离对屏蔽效能的影响仿真结果如图2所示。
测试距离h影响很小，距离缝隙0.5m处和4m处相差约10dB。
设定h=1m。
②缝隙长度L对屏蔽效能的影响（测试位置h=1m）在h=1m，D=20mm，W=5mm情况下，L分别取7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、25mm、30mm、150m、1500mm进行了仿真。
数值仿真技术在长输管道阴极保护中的应用进展_张玉志
毥 合强制电流进行保护 。 传统的阴极保护体系是基于 不能解决保护电 经验公式和平均电 流 密 度 的 思 想 ， 流密 度 在 空 间 上 的 不 均 匀 性 和 时 间 上 的 变 化 问
１］ ， 题［ 导致阴极保 护 系 统 在 运 行 过 程 中 可 能 出 现 过
保护或欠保护现象 。 数值仿真技术为解决上述问题提供了可行的途 径 。 利用数值模拟 技 术 对 管 道 进 行 建 模 ， 并在考虑 各种影响因素的条 件 下 对 模 型 进 行 求 解 ， 从而得到 管道表面的电位和电流密度分布 。 数值仿真技术既 可以在长输管道阴极保护系统设计阶段对原有设计 进行优化 ， 也可以在长输管道运行时 ， 对阴极保护系 统运行过程中对杂 散 电 流 干 扰 等 进 行 评 估 ， 从而制 定维护计划 。
４］ 。 二维问题的边界元模型为描述边界的线单元 作［
密度等于零 。
＝ θ 烄 （ ） ｎ Ｓ ３ ３ １ ０ Ｏ 烅 ＝ ｑ＝ ｎ 烆 ρ ） 、 （ ） 、 （ ） ） 式（ 与研究区域内拉普拉斯方程式 （ 共 １ ２ ３ ４ 同组成数值计算的数学模型 。
１ ２ （ ） ４ ＝０ ρ 而对描述方程的求解方法主要为有限元法和边 界元法 。 数学模型中各 数 学 符 号 的 含 义 如 下 ： 电流密 ｑ： ： ： 度； 电阻率 ； 电位 ； 金属极化函数 ； ： ） ｆ ｆ ｑ） ａ ｃ（ １（ ρ： 金属通电时电位与电流密度之间的数学函数 ； 拉 ： 普拉斯算子 。
（ ） 中国石油管道研究中心 ， 廊坊 ０ ６ ５ ０ ０ ０ 摘 要 ：数值仿真技术在油气管道阴极保护的设计和运 行 优 化 中 发 挥 着 越 来 越 重 要 的 作 用 。 本 文 介 绍 了 油 气 管 道 数值仿真技术常用的数学模型 ， 并对基于有限元 和 边 界 元 方 法 的 数 值 仿 真 技 术 在 国 内 外 长 输 管 道 阴 极 保 护 中 的 应 用情况进行了介绍 。 关键词 ：管道 ； 阴极保护 ； 数值仿真 ； 有限元 ； 边界元 ） 中图分类号 ： Ｔ Ｇ １ ７ ４． ４ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ ７ ４ ８ Ｘ（ ２ ０ １ １ １ ２ ０ ９ ６ ９ ０ ３ － － －
各因素对套管内管道阴极保护影响的数值模拟
各因素对套管内管道阴极保护影响的数值模拟刘波;王树立;赵永刚;刘飞飞;郑亚星;王志锴【摘要】The effects of influence factors of cathodic protection in casing on pipe potential and pipe-to-soil potential were studied using numerical simulation.The results show that the coating quality of casing and pipe had a great influence on pipe potential.The better the coating quality was,the more negative the pipe potential was,and the longer the anode service life was.The sacrificial anode installed in the inside of casing had positive effect on the cathodic protection of the pipe in casing.In addition,the electric conductivity of the electrolyte in casing had a certain effect on the pipe potential,and pipe potential shifted negatively with the increase of electrical conductivity.In the casing section,whatever the coating quality was,whether the anode was stalled in casing and whether the electrolyte conductivity change had few effects on the pipe-to-soil potential.It cannot be determined whether the pipe potential reaches the cathodic protection standard or how the internal corrosion environment is,according to pipe-to-soil potential.%采用数值模拟技术研究了套管内管道阴极保护的影响因素对套管内管道电位以及管地电位的影响.结果表明:套管涂层质量和管道涂层质量对管道电位都有较大影响,涂层质量越好,管道电位就越负,阳极使用寿命就越长;套管内安装牺牲阳极对套管内管道阴极保护有积极作用,避免了该特殊管段达不到阴极保护的效果;套管内电解质的电导率对管道电位有一定的影响,电导率越大,管道电位就越负;在套管段,涂层质量的好坏、内部是否安装阳极、电解质电导率的变化都对管地电位影响较小,无法根据管地电位判断管道是否达到阴极保护的标准或了解其内部的腐蚀环境.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】6页(P107-112)【关键词】套管;阴极保护;影响因素;数值模拟【作者】刘波;王树立;赵永刚;刘飞飞;郑亚星;王志锴【作者单位】常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,常州213016;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,常州213016;西安石油大学石油工程学院,西安710065;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,常州213016;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,常州213016;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,常州213016【正文语种】中文【中图分类】TG174根据目前标准规定，对有套管和无套管处管道完整性的评价方法主要包括：在线检测(ILI)、压力检测、外腐蚀直接评价(ECDA)。
阴极保护进入数值模拟时代
阴极保护进入数值模拟时代
王向农（译）
【期刊名称】《防腐保温技术》
【年(卷),期】2011(000)001
【摘要】由于管网越来越密，交直流干扰倍受人们关注；对于阴极保护技术涉及越来越复杂的技术问题，新的技术标准要求在设计阶段采用建模技术以减缓交直流干扰的影响。
【总页数】3页(P32-33,37)
【作者】王向农（译）
【作者单位】浙江省建德市,311607
【正文语种】中文
【中图分类】TU991.38
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２ １ 年 ９月 ０２ 舰船 Nhomakorabea科
学
技
术
Ｖｏ ． ４． ＮＯ． １３ ９
Ｓ Ｐ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＨＩ ＣＩ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｓ ｐ．，２ ２ ｅ ０１
复 杂 结构 阴极 保 护 设 计 中 电流 屏蔽 效 应 数 值 模 拟 仿 真
方 志 刚 黄 一 ，
（ ． 军装备研 究院 ， １海 北京 １０ ６ ；． ０ １ １２ 大连 理工 大 学 ， 宁 大连 ４ ０ ０ ） 辽 ３０６
摘 要 ： 复杂结构 的阴极保 护优 化设 计是实际工程中的一个难题 ， 本文采用以边界元法为基础 的数 值模拟仿
真 技 术 ， 拟 计 算 潜 艇 上 层 建 筑 区 域 阻 挡 式 和 吸 收 式 ２类 电 流 屏 蔽 效 应 的影 响 。研 究 结 果 表 明 ， 杂 结 构 阴 极 保 护 设 模 复 计 中 结 构 电流 屏 蔽 效 应 的影 响随 着 遮 挡 物 高度 的变 化 而 变 化 ， 该 遮 挡 物 小 于 一 定 值后 ， 捎 屏 蔽 效 应 影 响 消 除 ； 当 阻 气 瓶 等 设 备 对 保 护 电 流 的 屏 蔽 效 应 明显 ， 碍 阳 极 提 供 保 护 电流 。气 瓶 、 电 位 金 属 管 路 等 设 备 与 艇 体 问 的 绝 缘 措 施 良 阻 高 好 时 ， 产 生 吸 收式 屏 蔽 效应 ； 瓶 、 电位 金 属 管 路 等 设 备 与 艇 体 结 构 问 的绝 缘 措 施 失 效 时 ， 产 生 吸 收 式 的屏 蔽 效 不 气 高 将 应 。 对 于 潜 艇 上 层 建 筑 这 种 非 常 复 杂 结 构 阴极 保 护 系统 的设 计 ， 于 边 界 元 法 的数 值 仿 真 是一 种 有 效 的 方 法 。 基
关 键 词 ： 复 杂 结 构 ； 极 保 护 ； 真 ； 蔽 效 应 阴 仿 屏 中 图 分 类 号 ： Ｕ ７ ． ２ ６２７ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １７ ７ ４ （ ０ ２ ０ ０ ９ ６ ２— ６ ９ ２ ｌ ） ９— ０ ８—０ ｄ ｉ１ ．４ ４ ｊｉ ｎ １ ７ ７ ４ ． ０ ２ ０ ． ２ ５ ｏ ：０ ３ ０ ／．ｓ ． ６ ２— ６ ９ ２ １ ．９ ０ ０ ｓ
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