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热力学稳态软物质界面构筑及流体减阻研究
| 论文题名： | 热力学稳态软物质界面构筑及流体减阻研究 |
| 关键词： | 海洋航行体;亲水性界面;软物质;热力学;减阻效应 |
| 摘要： | 一直以来，减阻对海洋航行体的增程、提速和能耗的降低具有至关重要的作用。针对目前诸多减阻方法在实际应用中潜在的持续性短、高速下不稳定等问题，受海豚皮肤流体减阻的启发，研究学者提出了基于亲水基底的热力学稳态减阻界面。然而，这方面研究相对较少，因此，深入开展热力学稳态减阻界面构筑技术及其界面减阻机制的系统研究具有重要的应用价值与广阔的应用前景。本文制备了系列纳米至微米范畴的跨尺度亲水性热力学稳态软物质界面体系，研究了其减阻性能与减阻机理，明确了亲水界面稳态减阻的关键参数。主要工作如下: 分别采用表面引发原子转移自由基聚合、多巴胺共沉积、光引发自由基聚合的方法构筑不同厚度的软物质亲水界面，并对其进行表征，观察其形貌与厚度。采用流变仪对构筑的不同厚度软物质亲水界面的减阻性能进行测试，实验表明，亲水性界面具有减阻效应的临界厚度值在200nm-300nm之间，且随着软物质界面的厚度的增加，减阻效应愈加显著，直至厚度约为1500μm时减阻效应最好，减阻率约为64％。 搭建水洞实验台，采用粒子成像测速系统研究软物质亲水表面流场变化。结果表明，软物质亲水表面会使表面流体产生滑移，当流体经过水凝胶宏观凸起结构之间的凹槽时，会产生涡旋将流体滑动变为滚动。同时，水凝胶的微观网络结构也具有相同的作用，从而大大减小了固液界面间流体的摩擦阻力。荧光粒子渗入实验表明，水凝胶内部与外界存在自由水的交换，一方面水凝胶的网络结构起到滤网的作用，使流场稳定;另一方面，促进表面边界滑移，进一步降低流体阻力。 |
| 作者： | 江浪 |
| 专业： | 仪器仪表工程 |
| 导师： | 刘莹;周峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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