超疏水涂层及其减阻性能

发布时间：2022-10-21 21:08

　　近年来,超疏水涂层因其自身的优良性能在工业生产和日常生活等诸多领域都显示出了广阔的应用前景。例如,将超疏水涂层应用于汽车玻璃和玻璃外墙上可以使它们具有自清洁功能,应用于输电线路能够有效地防止冰雪覆盖问题等。此外,超疏水涂层优良的减阻特性为流体减阻提供了新思路,被国内外研究者广泛关注。降低流体阻力意味着能够提高能源利用率,减少设备的能耗,有利于建设环境友好节能型社会。这对于流体机械、管道输送、船舶运输等领域意义重大。本课题设计并构建了流体阻力测量装置,通过流动压差实验来表征超疏水的减阻性能。论文的研究内容可概括为以下几点:（1）基于对超疏水涂层减阻性能的表征设计并构建了以流动压差实验为表征方法的流体阻力测量装置。主要进行了装置整体设计、测压段设计、测压段尺寸确定、压差计选定、流量计选定、水泵选定、水槽尺寸确定等步骤。此外,为了提高装置的测量准确性与适用性,进行了装置密封性、尾部抬高、水槽出水阀等细节设计。构建了测量范围广、测压段可更换的流体阻力测量装置。（2）表征了EP/FEP/m-ZnO超疏水涂层的减阻性能。当雷诺数为500~1500时,该涂层的减阻率为32.6%;当雷诺数为1500~... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
    1.1 超疏水理论背景
        1.1.1 杨氏方程
        1.1.2 Wenzel方程
        1.1.3 Cassie-Baxter方程
        1.1.4 Cassie状态和Wenzel状态之间的转换
    1.2 自然界中的超疏水
        1.2.1 荷叶
        1.2.2 水黾的腿
        1.2.3 水稻的叶子
        1.2.4 蝴蝶翅膀
    1.3 超疏水涂层的制备
        1.3.1 模板法
        1.3.2 刻蚀法
        1.3.3 静电纺丝法
        1.3.4 电化学法
        1.3.5 气相沉积法
        1.3.6 溶胶凝胶法
    1.4 超疏水涂层在各种领域里的应用
        1.4.1 防腐蚀
        1.4.2 防结冰
        1.4.3 自清洁
        1.4.4 油水分离
        1.4.5 医学应用
    1.5 超疏水涂层减阻研究
    1.6 课题的研究目的及内容
第二章 流体阻力测量装置的构建
    2.1 引言
    2.2 装置总体设计
    2.3 测压槽道的设计
        2.3.1 测压槽道的设计原理
        2.3.2 槽道尺寸的选择与测压长度的确定
        2.3.3 槽道进、出水口的位置确定
    2.4 测压管道的设计
        2.4.1 测压管道的设计原理
        2.4.2 管道尺寸的选择与测压长度的确定
        2.4.3 管道进、出水口的位置确定
    2.5 测压仪器的选择
        2.5.1 压差估算
        2.5.2 压差测量仪的确定
    2.6 流量计的选择
        2.6.1 流量计算
        2.6.2 流量计的选择
    2.7 输水系统及细节设计
    2.8 水槽尺寸与泵的选择
    2.9 本章小结
第三章 EP/FEP/m-ZnO超疏水涂层流动阻力特性实验
    3.1 引言
    3.2 EP/FEP/m-ZnO超疏水涂层的制备
        3.2.1 EP/FEP/m-ZnO超疏水涂层的制备方法
        3.2.2 EP/FEP/m-ZnO超疏水涂层的性质
    3.3 减阻率的计算
        3.3.1 湍流流况下减阻率的计算
        3.3.2 层流流况下减阻率的计算
    3.4 EP/FEP/m-ZnO超疏水涂层流动阻力特性实验
    3.5 流动阻力特性实验结果与分析
        3.5.1 EP/FEP/m-ZnO超疏水涂层的减阻效果
        3.5.2 EP/FEP/m-ZnO超疏水涂层减阻效果的影响因素
    3.6 本章小结
第四章 PVDF/FEP/CNFs超疏水涂层流动阻力特性实验
    4.1 引言
    4.2 PVDF/FEP/CNFs超疏水涂层的制备
        4.2.1 PVDF/FEP/CNFs超疏水涂层的制备方法
        4.2.2 PVDF/FEP/CNFs超疏水涂层的性质
    4.3 减阻率的计算
    4.4 PVDF/FEP/CNFs超疏水涂层流动阻力特性实验
    4.5 流动阻力特性实验结果与分析
        4.5.1 PVDF/FEP/CNFs超疏水涂层的减阻效果
        4.5.2 PVDF/FEP/CNFs超疏水涂层减阻效果的影响因素
    4.6 讨论
        4.6.1 层流流况下接触角与减阻性能的关系
        4.6.2 层流流况下雷诺数与减阻效果的关系
        4.6.3 两种超疏水涂层减阻性能比较
    4.7 本章小结
结论
参考文献
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致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]柱状结构阵列碳纳米管膜的超疏水性研究[J]. 李书宏,冯琳,李欢军,翟锦,宋延林,江雷,朱道本.  高等学校化学学报. 2003(02)
[2]平行平板流动腔入口和出口结构对流场影响的数值研究[J]. 蒋文涛,樊瑜波,邹远文,陈君楷.  中国生物医学工程学报. 2006(06)
[3]微纳结构超疏水表面的湍流减阻机理研究[J]. 卢思,姚朝晖,郝鹏飞,傅承诵.  力学与实践. 2013(04)



本文编号：3696381