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柔性涂层理化性能及减阻特性研究
| 论文题名： | 柔性涂层理化性能及减阻特性研究 |
| 关键词： | 船舶柔性涂层;减阻特性;耐腐蚀性能;弹性模量;撕裂强度 |
| 摘要： | 随着我国海军的目标战略转变，对新型作战船只提出了更高的要求。国际海事组织（IMO）和我国交通运输部都对民用船舶的能量使用提出了新的节能要求。船舶的能量消耗绝大多浪费于克服航行过程中的阻力，而船舶行驶阻力主要为摩擦阻力，因此探究如何减小摩擦阻力成为国内外学者的研究重点。柔性涂层因其自身优良的力学性能，简单的加工方法成为目前船舶减阻领域具有发展前景的方向之一。 本文首先制得两种柔性涂层，并利用喷涂法将其喷涂于实验使用的测试圆盘之上。然后分别测定了涂层的密度、硬度（邵氏）的物理性能以及弹性模量（杨氏）、撕裂强度、压缩模量力学性能，另外，通过盐雾实验测试了涂层的海洋腐蚀情况，挂板实验测试了涂层防生物附着情况。本文建立了基于转盘测阻法的流体阻力测试装置，并利用经验公式对摩擦阻力系数公式进行修正。利用所建立的旋转流体阻力测试装置对不同雷诺数的流场、不同柔性的涂层的减阻效果进行了测试，并分析了柔性涂层产生减阻效果的机理，探究其内在变化规律。 研究发现:天然乳胶的密度为0.95Mg/m3，硬度（邵氏）为10.6HA，涂层的形变10%的弹性模量（杨氏）为1.07MPa，撕裂伸长率894.9%，撕裂强度为3.76kN/m，压缩模量对应应变10%时为0.06MPa，损耗因数为0.0825；含氟硅橡胶涂层的密度为0.86Mg/m3，硬度为20.82HA，对应的涂层发生10%形变的弹性模量（杨氏）为0.77MPa、，撕裂伸长率为59.27%，撕裂强度为0.20kN/m，压缩模量应变10%时为0.12MPa，损耗因数为0.0446。两种柔性涂层的密度均与水接近，含氟硅橡胶的硬度、压缩性能优于天然乳胶，但天然乳胶的拉伸性能优于含氟硅橡胶。天然乳胶的耐腐蚀性能优于含氟硅橡胶涂层，而防生物附着情况则是含氟硅橡胶涂层优于天然乳胶涂层。通过红外光谱可知含氟硅橡胶涂层含有C-F基团，其对于防生物附着具有良好的效果。对两种涂层进行减阻实验测试可知，不同雷诺数下的减阻效果不同，在本实验条件下，天然乳胶涂层的减阻效果随雷诺数增大而减小，随柔性系数即厚度减小而减小；含氟硅橡胶涂层的减阻效果随雷诺数增大而增大，由于表面的C-F基团的影响，涂层制备时存在最佳喷射速度与距离。 |
| 作者： | 郝翰林 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 苏风民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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