شبيه‌سازي سيستم حفاظت كاتدي هيبريدي سازه‌هاي فراساحلي به روش المان مرزي

Simulation of Hybrid Cathodic Protection System on Offshore Structures using boundary element method

ويژگي‌هاي ساختاري سازه‌هاي دريايي و محدوديتهاي اجرايي سيستم‌هاي حفاظت كاتدي فداشونده و اعمال جريان بر روي آنها، موجب پيدايش و كاربرد روشي مركب از هر دو سيستم، تحت عنوان روش حفاظت كاتدي هيبريدي شده است. دراين تحقيق مساله‌ي حفاظت كاتدي هيبريدي و شرايط مرزي حاكم برآن مطرح شده، سپس نحوه‌ي ايجاد دستگاه معادلاتي كه با حل آن توزيع پتانسيل به دست مي‌آيد، ارايه مي‌گردد. براي ايجاد و حل دستگاه معادلات مذكور از روش المان مرزي با در نظر گرفتن المانهاي خطي چهارگرهي و ايزوپارامتريك روي سطوح سازه و آندها و زبان برنامه‌نويسي فرترن استفاده شده و براي ايجاد رابط كاربري زبان دلفي به كار رفته است. همچنين در انجام عمليات رسم مدل، المان‌بندي و پس‌پردازش از نرم‌افزار GID بهره گرفته شده است. همچنين لازم به ذكر است كه عملكرد برنامه‌ي حاضر با حل تعدادي مساله‌ي انتقال حرارت و مقايسه‌ي نتايج حاصل با نتايج يك نرم‌افزار تجاري المان محدود مورد صحه‌گذاري قرار گرفته است. در پايان چند مساله‌ي نمونه و نتايج حاصل از اجراي برنامه براي آنها ارايه مي‌گردد.

Offshore structures’ complex and unique designs limit the performance of either sacrificial anode or impressed current cathodic protection. These obstacles lead to development of “Hybrid Cathodic Protection” which is devised to harness both methods benefits. In this study, the potential distribution between the anodes and the structures was determined by finding the solution to relevant systems of mathematical equations based on known boundary conditions. Firstly, BE (boundary element) method by using iso-parametric linear quadrilateral elements on structure and Anodes, was used to define the systems of equations. Then, these equations were solved by a program written in FORTRAN language. Geometrical modeling, mesh generation, pre processing and post processing all were carried out by GID software. To facilitate data input, a user interface was developed in Delphi environment. A comparison between results of this program and a commercial FEM software and verification has been done. Finally, cathodic protection systems for some basic examples were designed by the proposed model and the results were cross checked with reality to show the reliability of the model.