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海洋用低表面能涂层的制备及其减阻实验平台的搭建
| 论文题名： | 海洋用低表面能涂层的制备及其减阻实验平台的搭建 |
| 关键词： | 低表面能涂层;实验平台;减阻性能;胶体稳定性;数值模拟;海洋结构 |
| 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Cf，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。 |
| 作者： | 付新生 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 王大政 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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