(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210844271.X (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 福州大学 地址 362251 福建省泉州市晋 江市金井镇 水城路1号福州大 学晋江科教园 (72)发明人 吴文达　沈妍燃　杨书文　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 陈明鑫　蔡学俊 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方 法 (57)摘要 本发明涉及一种基于COMSOL的铜铝接线夹 腐蚀模拟方法。 包括： S1： 采用COMSOL仿真软件中 的几何模块建立铜铝接线夹的几何模型； S2： 对 几何模型表面、 区域进行划分， 设置材料参数； S3： 设置大气腐蚀物理场、 初始参数， 网格划分； S4： 计算求解， 得到铜铝接线夹腐蚀仿真结果。 本 发明使用COMSOL进行三维建模， 并通过对铜铝接 线夹暴露在大气中的腐蚀过程进行模拟仿真， 能 够为在电网系统中服役的铜铝接线夹腐蚀断裂 研究提供参 考。 权利要求书2页 说明书5页 附图9页 CN 115130158 A 2022.09.30 CN 115130158 A 1.一种基于 COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 采用COMSOL仿真软件中的几何模块建立铜铝接线夹的几何模型； S2、 对几何模型表面、 区域进行划分， 设置材 料参数； 具体的， 根据步骤S1中的几何模型划分出铜区域、 铝区域， 铜表面、 铝表面， 铜端子边界、 铝端子 边界， 铜接地表面、 铝接电表 面； 根据铜铝接线夹的实际工作情况选择物理接口并设置相应 的铜、 铝材 料； S3、 设置大气腐蚀物理场、 初始参数， 网格划分； 获取大气腐蚀模型中的电解质膜厚度、 氧溶解度、 氧扩散率、 电解质电导率和相对湿 度， 设置大气腐蚀物理场； 获取铜块、 铝块的电导率、 热膨胀系数、 恒压热容、 相对介电常数、 密度、 导热系数、 杨氏模量和泊松比； 根据步骤S2所建立的几何物理模型， 对铜表面、 铝表面， 铜端子边界、 铝端子边界， 铜接 地表面、 铝接电表面进行网格剖分； S4、 计算求解， 得到铜铝接线夹腐蚀仿真结果。 2.根据权利 要求1所述的一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法， 其特征在于， 所 述步骤S3中的大气腐蚀模型包括： 在求解电解质电流密度矢量时： 公式(1)中： il是电解质电流密度矢量； σl是取决于相对湿度的电解质电导率； 是电解 质域上的电解质电位； 为梯度算子， 表明电解质电位的负梯度， 即为电解质的电场强 度， 方向指向电位降落 最快的方向； 公式(2)中： s是电解质膜厚度； 表示为电解质膜电流密度的散度， 表明电解质膜电 流密度矢量 is的散度恒等于零， 即矢量是 无始无终的； 在求解电极电流密度矢量时： 公式(3)中： is是电极电流密度矢量； σs是铜、 铝金属的电导率； 是铝、 铜金属电极域上 的电位； 为梯度算子， 表明电位的负梯度， 即为电极的电场强度， 方向指向电位降落 最 快的方向； 公式(4)的物理意义： 表示为电极电流密度矢量is的散度， 表明电极电流密度is的 散度恒等于零， 即矢量是 无始无终的。 3.根据权利 要求1所述的一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法， 其特征在于， 所 述步骤S4中的计算 求解包括铜、 铝表面的金属溶解反应和氧还原反应： 氧还原反应受到氧通过膜的传输限制， 极限电流密度 ilim， 取决于电解质膜厚度s、 氧溶 解度csol和氧扩散率D， 公式如下： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130158 A 2公式(5)中， F是法拉第常数； D是氧在薄膜中的扩散率； csol是氧的溶解度； s是电解质膜 厚； 通过假设氧还原动力学对氧浓度的局部电流密度的一阶依赖性， 推导出以下局部电流 密度iloc表达式： 其中iexpr是没有质量传输限制的情况 下电极反应的局部电流密度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130158 A 3