近年来,随着海洋经济迅速发展,我国深海石油和天然气的探测与采集日益活跃,海底管道作为连接海洋和陆地的运输通道得到了广泛应用。然而,海水中含盐量高,包含多种强电解质。许多海底管道的管件连接件或焊接接头缺陷处存在狭窄的缝隙,海水渗入之后,缝隙内极易发生缝隙腐蚀,危害管道安全运行,造成巨大的经济损失。因此,研究海底不锈钢管道的缝隙腐蚀行为,对减少缝隙腐蚀造成的经济损失具有重要意义。传统的有关缝隙腐蚀数值模拟研究多是基于连续性假设,在处理缝隙腐蚀这类不连续问题时,有一定的局限性。为此,本文采用近场动力学方法,推导出基于键的缝隙腐蚀近场动力学方程,建立金属浓度与pH值的数值关系,初步模拟了二维情况的缝隙腐蚀过程。主要研究内容及成果如下:1、基于近场动力学键理论思想,结合传质控制方程和相关的电化学理论,建立了缝隙腐蚀的二维近场动力学模型。质点携带浓度信息,质点特性用该处的浓度描述,在近场范围中的任意其他质点通过扩散键与质点相互作用,通过扩散键,离子从浓度高的质点处向浓度低的质点处扩散。引入了损伤指标,实现了腐蚀边界的自发移动。2、推导了基于键的缝隙腐蚀近场动力学方程的离散格式,采用向前差分法,完成粒子浓度的更新,设计了缝隙腐蚀过程程序的计算流程。3、采用Fortran语言编写缝隙腐蚀近场动力学分析程序,采用简单算例确定了合适的粒子间距和邻域大小。采用与实验相同的模型参数进行了算例计算,模拟得到了缝内pH值分布随位置变化曲线,缝内pH值分布随时间变化曲线。与实验结果和文献中的模拟结果进行对比,本文的结果误差较小,从而验证了本文提出的缝隙腐蚀近场动力学模型的有效性。另外,通过二维和三维模型的模拟结果的对比,验证了缝隙腐蚀问题三维模型简化为二维模型的可行性。4、使用缝隙腐蚀近场动力学分析程序,模拟了不同条件下缝隙的腐蚀损伤演化过程,给出缝隙内金属离子浓度分布和腐蚀损伤分布,分析了饱和浓度、固体扩散系数、缝隙尺寸对腐蚀速率的影响,并给出了相关防腐蚀建议。