海洋用低表面能涂層的制備及其減阻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建.pdf

1、對(duì)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(jìn)裝置的功率和效率。實(shí)際中采用減阻的方式來(lái)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(shí)推動(dòng)了減阻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。采用傳統(tǒng)水洞等實(shí)驗(yàn)裝置操作復(fù)雜，而現(xiàn)代的PIV粒子測(cè)速技術(shù)造價(jià)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建，再對(duì)減阻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行標(biāo)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(gè)部分。第一部分是緒論，詳細(xì)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(guò)對(duì)材料用量、反應(yīng)過(guò)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)臨界的配比值，當(dāng)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易拆卸、可直接測(cè)量較小平板流動(dòng)阻力的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)主旨應(yīng)用電阻應(yīng)變計(jì)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)力學(xué)信號(hào)與電學(xué)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，得到平板阻力。首先采用L.Prandtl和H.Schlichting經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Cf，計(jì)算平板的摩擦阻力，然后計(jì)算粘貼應(yīng)變計(jì)薄試件受力產(chǎn)生的應(yīng)變從而選擇應(yīng)變計(jì)型號(hào)，最后使用CFD數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)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(jìn)而驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)的可行性和裝置設(shè)計(jì)的合理性。通過(guò)繪制減阻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的三維模型、裝配圖及零件圖，完成減阻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的生產(chǎn)加工及搭建。
　　第四部分是減阻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的標(biāo)定試驗(yàn)。首先對(duì)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，標(biāo)定數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果驗(yàn)證了該應(yīng)變計(jì)具有良好的線性程度，可用于減阻實(shí)驗(yàn)的研究；然后對(duì)減阻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境下的標(biāo)定，實(shí)驗(yàn)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(jìn)一步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性；最后完成靜水下的標(biāo)定試驗(yàn)，標(biāo)定數(shù)據(jù)通