海洋用低表面能涂层的制备及其减阻实验平台的搭建

发布时间：2017-06-10 09:20

  本文关键词：海洋用低表面能涂层的制备及其减阻实验平台的搭建，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对于现代船舶及水下航行器而言,影响其航速的因素主要有以下两方面:所受阻力及推进装置的功率和效率。实际中采用减阻的方式来提高航速,随着减阻技术的发展,具有低表面能的涂层减阻技术得到了广泛应用,同时推动了减阻实验平台的设计与优化。采用传统水洞等实验装置操作复杂,而现代的PIV粒子测速技术造价较高。为研究低表面能涂层的减阻性能,本文首先采用胶体凝结的方法制备海洋用低表面能涂层并完成其减阻实验平台的搭建,再对减阻实验平台进行标定,从而为日后研究低表面能涂层减阻性能提供基础。论文主要分为四个部分。第一部分是绪论,详细介绍了课题背景及研究意义,总结了低表面能涂层的制备方法及其减阻基本理论。第二部分是海洋用低表面能涂层的制备。采用胶体凝结的方法制备具有低表面能属性的涂层,通过对材料用量、反应过程中温度以及改性物质等的控制,制备出接触角为124°的低表面能涂层。实验发现存在一个临界的配比值,当反应物的配比高于临界配比后,胶体稳定性被破坏,涂层的表面能增加,接触角减小。第三部分是减阻实验平台的搭建。该实验平台具有结构简单、易拆卸、可直接测量较小平板流动阻力的特点。设计主旨应用电阻应变计等实验设备实现力学信号与电学信号的转换,得到平板阻力。首先采用L.Prandtl和H.Schlichting经验公式计算C,计算平板的摩擦阻力,然后计算粘贴应变计薄试件受力产生的应变从而选择应变计型号,最后使用CFD数值模拟实验区域平板阻值分布并优化局部结构,得到直角结构中外侧面阻力占总阻力的85.74%,进而验证了实验的可行性和装置设计的合理性。通过绘制减阻实验平台的三维模型、装配图及零件图,完成减阻实验平台的生产加工及搭建。第四部分是减阻实验平台的标定试验。首先对应变计进行标定实验,标定数据的拟合结果验证了该应变计具有良好的线性程度,可用于减阻实验的研究;然后对减阻实验平台进行室内环境下的标定,实验数据的拟合结果得到了室内环境下外加载荷与电压的关系,进一步验证了实验设计的可行性;最后完成静水下的标定试验,标定数据通过与室内环境对比,验证了该实验的准确性,最后测定系统误差,进而得到了外加载荷与电压的关系。
【关键词】：低表面能 减阻 实验平台 应变计 标定试验
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.311
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 减阻技术的发展现状9-10
• 1.2.1 涂层减阻9
• 1.2.2 粘性减阻9-10
• 1.2.3 仿生减阻10
• 1.3 低表面能涂层界面理论及制备方法的进展10-12
• 1.3.1 低表面能界面的基本理论10-11
• 1.3.2 低表面涂层的制备方法11-12
• 1.4 低表面能涂层流动减阻基本理论12-15
• 1.4.1 表面滑移理论13-14
• 1.4.2 Cassie复合接触角理论14-15
• 1.4.3 湍流减阻理论15
• 1.5 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 胶体凝结法制备低表面能涂层17-26
• 2.1 涂料配置17-19
• 2.1.1 涂层原材料的选取17-18
• 2.1.2 涂料的组分配比18-19
• 2.2 低表面能涂层的制备19-21
• 2.2.1 涂层制备前的准备19-20
• 2.2.2 低表面能涂层制备20-21
• 2.3 制备涂层的表征实验21-24
• 2.3.1 无涂层状态下基底的表征22-23
• 2.3.2 涂层基底表征实验23-24
• 2.4 低表面能涂层制备的优化方案24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 减阻实验平台的搭建26-46
• 3.1 引言26-27
• 3.2 减阻实验平台的设计原理27-32
• 3.2.1 实验平板阻力估算27-29
• 3.2.2 减阻实验装置工作过程29-31
• 3.2.3 外力持续作用于电阻应变计31-32
• 3.3 减阻实验装置各部件结构特征32-36
• 3.4 实验平台实验区域CFD仿真模拟36-44
• 3.4.1 平台内外压差计算36-37
• 3.4.2 流域网格划分37-38
• 3.4.3 数学物理模型38-40
• 3.4.4 仿真模拟结果及优化40-44
• 3.5 减阻实验装置主要涉及参数范围规定44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第4章 减阻实验装置的标定试验46-59
• 4.1 概述46
• 4.2 电阻应变计的标定实验46-50
• 4.2.1 电阻应变计原理及选择46-47
• 4.2.2 电阻应变计的贴片实验47-49
• 4.2.3 电阻应变计的标定试验49-50
• 4.3 减阻实验平台的标定试验50-52
• 4.3.1 减阻装置室内环境下的标定方法50-51
• 4.3.2 实验数据的处理及分析51-52
• 4.4 减阻实验平台在静水中的标定试验52-57
• 4.4.1 减阻实验装置的安装53-54
• 4.4.2 减阻实验装置静水标定实验方法54-55
• 4.4.3 静水标定实验数据的处理与分析55-57
• 4.5 本章小结57-59
• 结论59-61
• 参考文献61-64
• 附录64-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果65-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王庆军,陈庆民;超疏水表面的制备技术及其应用[J];高分子材料科学与工程;2005年02期

2 张学俊,王丽娟,田军;树脂涂层对原油输送管道的壁面减阻作用[J];石油炼制与化工;2001年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 朱海波;硅基底超疏水表面的构建及其减阻特性研究[D];大连海事大学;2012年

  本文关键词：海洋用低表面能涂层的制备及其减阻实验平台的搭建，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：438014