本文關鍵詞：海洋用低表面能涂層的制備及其減阻實驗平臺的搭建，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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,隨著減阻技術的發(fā)展,具有低表面能的涂層減阻技術得到了廣泛應用,同時推動了減阻實驗平臺的設計與優(yōu)化。采用傳統(tǒng)水洞等實驗裝置操作復雜,而現(xiàn)代的PIV粒子測速技術造價較高。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,從而為日后研究低表面能涂層減阻性能提供基礎。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、反應過程中溫度以及改性物質等的控制,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。該實驗平臺具有結構簡單、易拆卸、可直接測量較小平板流動阻力的特點。設計主旨應用電阻應變計等實驗設備實現(xiàn)力學信號與電學信號的轉換,得到平板阻力。首先采用L.Prandtl和H.Schlichting經(jīng)驗公式計算C,計算平板的摩擦阻力,然后計算粘貼應變計薄試件受力產(chǎn)生的應變從而選擇應變計型號,最后使用CFD數(shù)值模擬實驗區(qū)域平板阻值分布并優(yōu)化局部結構,得到直角結構中外側面阻力占總阻力的85.74%,進而驗證了實驗的可行性和裝置設計的合理性。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。首先對應變計進行標定實驗,標定數(shù)據(jù)的擬合結果驗證了該應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)的擬合結果得到了室內(nèi)環(huán)境下外加載荷與電壓的關系,進一步驗證了實驗設計的可行性;最后完成靜水下的標定試驗,標定數(shù)據(jù)通過與室內(nèi)環(huán)境對比,驗證了該實驗的準確性,最后測定系統(tǒng)誤差,進而得到了外加載荷與電壓的關系。
【關鍵詞】：低表面能 減阻 實驗平臺 應變計 標定試驗
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.311
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 減阻技術的發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2.1 涂層減阻9
• 1.2.2 粘性減阻9-10
• 1.2.3 仿生減阻10
• 1.3 低表面能涂層界面理論及制備方法的進展10-12
• 1.3.1 低表面能界面的基本理論10-11
• 1.3.2 低表面涂層的制備方法11-12
• 1.4 低表面能涂層流動減阻基本理論12-15
• 1.4.1 表面滑移理論13-14
• 1.4.2 Cassie復合接觸角理論14-15
• 1.4.3 湍流減阻理論15
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 膠體凝結法制備低表面能涂層17-26
• 2.1 涂料配置17-19
• 2.1.1 涂層原材料的選取17-18
• 2.1.2 涂料的組分配比18-19
• 2.2 低表面能涂層的制備19-21
• 2.2.1 涂層制備前的準備19-20
• 2.2.2 低表面能涂層制備20-21
• 2.3 制備涂層的表征實驗21-24
• 2.3.1 無涂層狀態(tài)下基底的表征22-23
• 2.3.2 涂層基底表征實驗23-24
• 2.4 低表面能涂層制備的優(yōu)化方案24-25
• 2.5 本章小結25-26
• 第3章 減阻實驗平臺的搭建26-46
• 3.1 引言26-27
• 3.2 減阻實驗平臺的設計原理27-32
• 3.2.1 實驗平板阻力估算27-29
• 3.2.2 減阻實驗裝置工作過程29-31
• 3.2.3 外力持續(xù)作用于電阻應變計31-32
• 3.3 減阻實驗裝置各部件結構特征32-36
• 3.4 實驗平臺實驗區(qū)域CFD仿真模擬36-44
• 3.4.1 平臺內(nèi)外壓差計算36-37
• 3.4.2 流域網(wǎng)格劃分37-38
• 3.4.3 數(shù)學物理模型38-40
• 3.4.4 仿真模擬結果及優(yōu)化40-44
• 3.5 減阻實驗裝置主要涉及參數(shù)范圍規(guī)定44-45
• 3.6 本章小結45-46
• 第4章 減阻實驗裝置的標定試驗46-59
• 4.1 概述46
• 4.2 電阻應變計的標定實驗46-50
• 4.2.1 電阻應變計原理及選擇46-47
• 4.2.2 電阻應變計的貼片實驗47-49
• 4.2.3 電阻應變計的標定試驗49-50
• 4.3 減阻實驗平臺的標定試驗50-52
• 4.3.1 減阻裝置室內(nèi)環(huán)境下的標定方法50-51
• 4.3.2 實驗數(shù)據(jù)的處理及分析51-52
• 4.4 減阻實驗平臺在靜水中的標定試驗52-57
• 4.4.1 減阻實驗裝置的安裝53-54
• 4.4.2 減阻實驗裝置靜水標定實驗方法54-55
• 4.4.3 靜水標定實驗數(shù)據(jù)的處理與分析55-57
• 4.5 本章小結57-59
• 結論59-61
• 參考文獻61-64
• 附錄64-65
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果65-67
• 致謝67

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王慶軍,陳慶民;超疏水表面的制備技術及其應用[J];高分子材料科學與工程;2005年02期

2 張學俊,王麗娟,田軍;樹脂涂層對原油輸送管道的壁面減阻作用[J];石油煉制與化工;2001年03期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱海波;硅基底超疏水表面的構建及其減阻特性研究[D];大連海事大學;2012年

  本文關鍵詞：海洋用低表面能涂層的制備及其減阻實驗平臺的搭建，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：438014