海洋用低表面能涂層的制備及其減阻實驗平臺的搭建.pdf

1、對于現(xiàn)代船舶及水下航行器而言，影響其航速的因素主要有以下兩方面：所受阻力及推進裝置的功率和效率。實際中采用減阻的方式來提高航速，隨著減阻技術(shù)的發(fā)展，具有低表面能的涂層減阻技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，同時推動了減阻實驗平臺的設(shè)計與優(yōu)化。采用傳統(tǒng)水洞等實驗裝置操作復(fù)雜，而現(xiàn)代的PIV粒子測速技術(shù)造價較高。為研究低表面能涂層的減阻性能，本文首先采用膠體凝結(jié)的方法制備海洋用低表面能涂層并完成其減阻實驗平臺的搭建，再對減阻實驗平臺進行標定，從而為日后研究

2、低表面能涂層減阻性能提供基礎(chǔ)。
　　論文主要分為四個部分。第一部分是緒論，詳細介紹了課題背景及研究意義，總結(jié)了低表面能涂層的制備方法及其減阻基本理論。
　　第二部分是海洋用低表面能涂層的制備。采用膠體凝結(jié)的方法制備具有低表面能屬性的涂層，通過對材料用量、反應(yīng)過程中溫度以及改性物質(zhì)等的控制，制備出接觸角為124°的低表面能涂層。實驗發(fā)現(xiàn)存在一個臨界的配比值，當反應(yīng)物的配比高于臨界配比后，膠體穩(wěn)定性被破壞，涂層的表面能增加，接觸

3、角減小。
　　第三部分是減阻實驗平臺的搭建。該實驗平臺具有結(jié)構(gòu)簡單、易拆卸、可直接測量較小平板流動阻力的特點。設(shè)計主旨應(yīng)用電阻應(yīng)變計等實驗設(shè)備實現(xiàn)力學信號與電學信號的轉(zhuǎn)換，得到平板阻力。首先采用L.Prandtl和H.Schlichting經(jīng)驗公式計算Cf，計算平板的摩擦阻力，然后計算粘貼應(yīng)變計薄試件受力產(chǎn)生的應(yīng)變從而選擇應(yīng)變計型號，最后使用CFD數(shù)值模擬實驗區(qū)域平板阻值分布并優(yōu)化局部結(jié)構(gòu)，得到直角結(jié)構(gòu)中外側(cè)面阻力占總阻力的85.

4、74％，進而驗證了實驗的可行性和裝置設(shè)計的合理性。通過繪制減阻實驗平臺的三維模型、裝配圖及零件圖，完成減阻實驗平臺的生產(chǎn)加工及搭建。
　　第四部分是減阻實驗平臺的標定試驗。首先對應(yīng)變計進行標定實驗，標定數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果驗證了該應(yīng)變計具有良好的線性程度，可用于減阻實驗的研究；然后對減阻實驗平臺進行室內(nèi)環(huán)境下的標定，實驗數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果得到了室內(nèi)環(huán)境下外加載荷與電壓的關(guān)系，進一步驗證了實驗設(shè)計的可行性；最后完成靜水下的標定試驗，標定數(shù)據(jù)通