船用金属表面水滴结冰特性实验研究

发布时间：2021-12-11 03:19

　　近年来,由于北极航道对全球航运业具有显著的商业价值,世界各国对北极航道的关注日益加强。我国主要通过利用北极航道中的东北航道,使从沿海诸港起到欧洲各港口的航程大大缩短。这不仅可以降低航行成本,也可以节约能源,更加环保,并且还可以避开海盗高发区,保证航行的安全。但是由于北极圈以内的气象特点,对船舶的结构、材料以及稳定性的要求相对较高,结冰会导致船舶航行不稳定,严重情况下还会损坏船体结构,使得船舶无法正常工作,引发海上事故。因此,对于船舶各部位防结冰、易除冰性能的研究至关重要。本文通过实验的方法,研究船舶常用金属黄铜、6061铝合金和纳米处理结构中常用的具有多孔结构的铝基板（AAO模板）材料表面的疏水性能,探究不同条件下不同金属表面水滴的结冰特性。具体工作如下:首先,对黄铜和6061铝合金的疏水性能进行探究。通过对不同温度下两种材料的表面接触角进行实验测量,发现其表面疏水性均随温度的降低而减弱。通过测量被氧化程度不同时两种材料的表面接触角,可知其表面疏水性均随被氧化程度的增加而增大。其次,重点对水滴结冰的特性及影响因素进行分析。通过观测水滴在黄铜和6061铝合金表面的相变过程,发现水滴的相变... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．５?Ｃａｓｓｉｅ模型示意图??Ｆｉｇ．?１．５?Ｃａｓｓｉｅ?Ｍｏｄｅｌ??由于该模型的表面可看作是由固体和气体组成的复合表面，因此假设该表面上水和??°

年，Ａｄｍｉｍｔ和Ｌａｐｅｙｒｅ提出使用平衡锤技术，防止导线发生扭转［７９］，达到除冰效果；??１９９０年，Ｓａ〇ｔ〇ｍ＃ａ＿?Ａｓａｉ［８１＾人提出采用规则间隔环使湿雪情况下导线上冰层加速脱??落。自然除冰法的强度较弱，该方法的除冰效果并不理想［８２］。??１．４．?３表面处理防覆冰方法??目前，超疏水处理表面进行防覆冰处理的方法从理论到实际应用均有不错的效果，??是各国研究人员的研宄热点。ＬｉＨ．?Ｊ等人依据超疏水机理，认为想要获得超疏水表面，??主要通过两种途径：－是在低表面能物质上获得具有一定粗糙度的－纳米结构的粗糙表??面；二是在一定粗糙度的表面修饰添加低表面能物质『８３］。进行超疏水表面处理的方法主??要包括：??

雷等对“荷叶效应（Ｌｏｔｕｓ?ｅｆｆｅｃｔ）?”等进行仿生学研究，发现荷叶的表面有平均??粒径为５？９／ｚｗ的乳突结构，和粒径（１２４．３±３．２）腦的微粒结构，同时通过对荷叶表面具??有超疏水性的原因的研宄，得出了其表面微米粒子与纳米粒子相结合的二元阶层结构是??其具有超疏水性的根本原因［１１１］；?２００４年，江雷等人［１１２］对水黾腿部的微观结构进行了研??宄，发现其腿部存在定向排列的具有微米尺寸的刚毛，刚毛上还有具有纳米尺寸的沟槽，??刚毛和沟槽共同构成了水黾腿部的分级结构，如图１．１１所示，这种结构减小了腿与水面??之间的接触面积；在自然界中，除了上述表面还有许多超疏水表面，如水稻〃１３１、蝴蝶??的翅膀［１１４］、玫瑰花瓣［１１５］、壁虎脚掌以及睡莲的叶片等，对这些＠植物的研究，将对超??疏水表面的发展具有重要意义。??獲?ａ??＃?ｒ嘗．？??｜ｐ００ｎｍ??图１．１１水黾腿部疏水结构??（ａ）静止在水面上的水黾；（ｂ）水黾腿上的水滴光学轮廓图；（ｃ）和（ｄ）水黾腿表面不同放大??倍数下的扫描电子显微镜照片［１１２］??Ｆｉｇ．?１．１１?Ｗａｔｅｒ?ｓｔｒｉｄｅｒ?ｌｅｇ?ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??（ａ）?Ｓｔｉｌｌ?ｗａｔｅｒ?ｓｔｒｉｄｅｒ；?（ｂ）?Ｏｐｔｉｃａｌ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ａ?ｗａｔｅｒ?ｄｒｏｐｌｅｔ?ｏｎ?ｗａｔｅｒ?ｓｔｒｉｄｅｒ?ｌｅｇｓ；?（ｃ）?ａｎｄ?（ｄ）?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ??ｗａｔｅｒ?ｓｔｒｉｄｅｒ?ｌｅｇ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ＾１１２＾??１．４．?４表面涂层防覆冰方法??随着对防覆冰领域的研宄


本文编号：3533917