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船用金属表面冰粘附强度特性实验研究
| 论文题名： | 船用金属表面冰粘附强度特性实验研究 |
| 关键词： | 船用金属;冰粘附强度;表面温度;环境湿度 |
| 摘要： | 在寒冷的气候条件下，船舶进行海上作业时，船体结构与船舶设备表面很容易结冰，尤其是甲板、进出气口和通信设备等结构。覆冰不仅可能会造成船体结构的损害，影响船舶设备的使用，还可能因为覆冰自身具备的重量影响船舶的重心，从而导致翻船事故的发生。目前，行业和高校内针对防冰除冰的理论和技术开展了一系列的研究，但对于结冰过程中受到的影响因素，仍未进行全面分析。而若要降低或解决船舶冰粘附的危害，深入分析不同因素对冰粘附强度的影响是具有重要意义的。 本文研究了船舶常用金属Q235铁合金、黄铜和6061铝合金的冰粘附强度的特性；探究了金属表面温度和环境湿度对船舶常用金属的切向结冰强度的影响；同时研究了金属表面粗糙度对船舶常用金属切向结冰强度的影响，最后结合量筒和天平完成密度的测量，对冰型和冰密度对金属切向结冰强度的影响进行了研究，具体研究内容如下： 首先，本文采用Q235铁合金、黄铜和6061铝合金作为金属表面实验的样片，并使用切向结冰强度来代表冰粘附强度，用去离子水进行粘附实验，同时分别使用表面制冷法和同时制冷法来探究了金属表面温度和切向结冰强度之间的变化关系，发现通过这两种方法所测金属切向强度随温度变化趋势相同，即切向结冰强度从起始温度开始由小变大，在某温度时达到最大值，而后随温度的降低反而会不断变小； 其次，从环境湿度对金属表面切向强度的影响着手，探究不同环境湿度在不同表面温度情况下对冰粘附强度的影响。实验发现湿度85%为黄铜和6061铝合金的最大切向结冰强度的湿度条件，且这两种金属切向结冰强度随湿度的升高有先增大后减小的变化趋势，而Q235在湿度85%条件下各温度的切向结冰强度均小于湿度75%和95%中同温度下的切向结冰强度； 随后，通过不同目数的砂纸来处理Q235铁合金、黄铜和6061铝合金表面从而获得不同表面粗糙度的金属样片，对不同金属粗糙表面在不同温度的切向结冰强度进行了分析，从而得出表面粗糙度对船舶常用金属表面冰粘附性的影响，实验发现，这三种金属即使在不同粗糙度其切向结冰强度也是随着随温度的降低呈现先增加、后减小的趋势。 最后，本文结合量筒和天平来完成密度的测量。通过测量发现冰的密度随表面温度的降低是先增大后减小的，与上文所测的冰的切向结冰强度的变化趋势相一致，因此可以得到冰密度的变化能在一定程度上表现金属切向结冰强度的变化这一结论。同时本文通过对结冰后的冰的形貌进行观察，发现冰层内部的气泡对冰的密度有较大影响。 |
| 作者： | 王宁恩 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 高洪涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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