Electrolyse : présentation et exemple type
Présentation
L'application Electrolyse permet l'étude de structures métalliques (avec protection cathodique) plongées dans un électrolyte.
Elle permet d'évaluer :
- d'une part, le potentiel électrique et la densité de courant en tout point de la structure et de l'électrolyte
-
d'autre part, le champ magnétique généré par cette distribution de courant (dans le cas d'une structure métallique amagnétique)
Utilisation
L'application Electrolyse a été développée pour la modélisation des systèmes de protection cathodique contre la corrosion des coques de navires.
Deux types de calcul
En ce qui concerne l'aspect électrique, deux types de calcul sont proposés dans Flux (Cf. exemples page suivante) :
-
le calcul simplifié ou incomplet :
La structure métallique à protéger est meilleure conductrice que l'électrolyte. Par conséquent, on considère en première approximation, que le potentiel de la structure à protéger est constant (référence V = 0). Le calcul est un calcul de conduction électrique dans un électrolyte avec des conditions aux limites adéquates.
-
le calcul complet :
On considère que le potentiel peut varier au niveau de la structure à protéger. Le calcul tient compte de la densité de courant dans la structure. Le principe du calcul est détaillé dans le § Définition de l'application Electrolyse 3D.
Exemple type
L'application Electrolyse a été développée et testée pour la modélisation des systèmes de protection cathodique contre la corrosion des coques de navires. Il n'y a donc pas d'exemple type dans ce document mais uniquement des exemples orientés coques de navires (cf. page suivante).
Résultats significatifs
Les résultats significatifs que l'on peut obtenir avec l'application Electrolyse sont :
-
d'une part ceux de l'application Conduction Electrique :
les répartitions de potentiel électrique (V), de champ électrique (E), de densité de courant (J)
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d'autre part (calcul optionnel) : le champ d'induction magnétique (B) généré par cette distribution de courant, calculé par Biot et Savart
Exemple (1)
On s'intéresse dans cet exemple à la protection cathodique d'un bateau par l'intermédiaire d'une anode active et d'une anode réactive (sacrificielle).
Le traitement du problème en mode calcul simplifié ou incomplet (sans prise en compte de la densité de courant dans la structure métallique) est représenté sur la figure ci-dessous.
Le bateau est représenté à l'aide de régions surfaciques (dites immatérielles), qui permettent d'imposer des conditions aux limites.
Exemple (2)
On s'intéresse au même exemple que dans le bloc précédent.
Le traitement du problème en mode calcul complet (avec prise en compte de la densité de courant dans la structure métallique) est représenté sur la figure ci-dessous.
Le bateau est représenté à l'aide de régions surfaciques (dites matérielles) qui permettent la modélisation de régions minces conductrices ou isolante. Des conditions aux limites sont également appliquées au niveau de ces régions surfaciques.
