船舶各种液舱的腐蚀损伤是影响船舶寿命及安全性的重要因素,而其中压载水舱的腐蚀损伤最为显著。目前广泛采用的措施是阴极保护(牺牲阳极或外加电流)和防腐蚀涂层并用的复合方法进行腐蚀防护。由于压载水舱干湿交替的特点,使其与其他结构相比腐蚀更加强烈;另外压载水舱内部结构复杂,“屏蔽效应”对保护电流分布的影响也成为阴极保护设计中的关键问题。 基于边界元法的数值模拟计算推动了现代阴极保护设计技术的发展,本文就是在规范对船体阴极保护设计要求的基础上,重点考虑阴极保护参数和各种因素在对应于船舶压载水舱时对保护效果的影响,并采用数值模拟仿真计算方法,提出一种针对压载水舱的阴极保护设计方案,解决屏蔽效应问题,并实现优化设计。 本文的工作包括以下内容:依据阴极保护设计规范,编制压载水舱的牺牲阳极设计计算程序;建立典型压载水舱计算模型,将模型进行初步离散化,即用FORTRaN和VB编制网格剖分的前处理程序,得到模型初步离散的单元节点信息:建立船舶压载水舱牺牲阳极系统的边界元法计算机模型,实施数值模拟仿真计算得出压载水舱舱壁、结构表面保护电位和保护电流密度的分布,以及牺牲阳极的消耗状态;利用人工神经网络算法和数值模拟仿真计算的结果,编程拟合“牺牲阳极分布-保护电位均方差”非线性映射关系;依据遗传算法编程,优化牺牲阳极的位置分布,并通过算例验证方法的可行性。最后开发了相应的软件界面。 本文开发的阴极保护设计方法也适用于船舶其他类液舱的阴极保护问题,对于大、中型船舶的船体阴极保护设计也具有参考价值。