聚合物减阻涂层在赛艇上的应用

为了减小赛艇航行中所受摩擦阻力,以改善其水动力学性能,提高运动员比赛成绩,提出了一种符合国际艇联规定的新型减阻技术.采用高压空气喷涂工艺,将涂料喷涂到赛艇表面,涂料固化后形成聚合物涂层.在深水拖曳水池中,分别对常规水力学光滑的赛艇和涂敷聚合物涂层的赛艇进行了阻力测试.测试结果表明,与常规水力学光滑的赛艇相比,涂敷聚合物涂层的赛艇所受摩擦阻力有所下降;随航速提高,摩擦阻力下降的绝对值呈增长趋势,聚合物涂层的减阻效果更加明显。     

船用防污减阻复合功能涂层的制备及性能

水面舰船和水下航行体等海洋装备长期浸泡在海水环境中,会遭受海洋生物的附着和污损。海洋生物污损会破坏船体表面固有形态,使已有的表面减阻技术失效。为了保证表面减阻技术的有效性和长效性,应确保船体表面具有良好的防止海洋生物污损能力。通过在聚合物减阻涂料体系中加入阳离子型聚丙烯酰胺,制备出新型防污减阻功能涂层。深水拖曳水池阻力测试及海洋动态挂板试验结果表明,新型功能涂层具有较好的减阻及防止海洋生物污损能力,可以实现聚合物涂层减阻技术的长期有效性。     

Q235钢等离子喷涂Cr2O3涂层性能研究

采用PT3X IPS-1000等离子喷涂系统在Q235钢表面制备Cr_2O_3涂层,利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和硬度计等设备观察涂层微观形貌、测试元素组成及硬度等表面性能,采用电化学测试、盐雾试验等手段研究涂层耐腐蚀性能。结果表明:等离子喷涂Cr_2O_3涂层表面均匀,硬度比基材提高约600 HV,自腐蚀电位增加0.509 V,耐腐蚀性能显著增加,对基材形成良好保护。     

船用梯形微沟槽表面减阻效应的仿真分析与实验验证

基于微沟槽减阻机理,采用改变船体表面微结构形貌尺寸的方法,以期降低船舶运行中的航行阻力,提高船舶航行效率,节约能源。利用流体软件FLUENT对梯形肋条和梯形沟槽两种微结构表面流场进行模拟仿真,分析了沟槽深宽比h/d1的减阻效果。仿真结果表明,对于梯形肋条,在h/d1时均具有减阻效果,当h/d为0.45时减阻效果最好;对于梯形沟槽,当h/d为0.30、0.36时表现为增阻,h/d为0.45、0.60、0.75时表现为减阻,其中当h/d为0.60时的减阻效果最好。为了验证模拟计算的规律,进行了阻力冲刷实验,实验结果与模拟计算结果的对比分析表明模拟计算与实验结论一致。     

基于PIV测量的柔性壁减阻试验

为了解不同性能的柔性壁对湍流边界层的减阻效果,利用粒子图像测速技术( PIV)对刚性壁面与4种材料的柔性壁面的湍流边界层流向速度分量进行测量.从边界层速度分布求得壁面切应力的分布,并由此得到柔性壁与刚性平板的平均摩擦阻力系数.实验结果表明,柔性壁面的边界层速度分布在对数律上有所平移,具有特定性能的柔性壁具有一定的减阻作用.     

柔性表皮减阻性能试验和减阻机理探索

对以中国化工新材料总公司海洋化工研究院为主开发的聚脲类等柔性表皮试样在循环水槽中进行阻力测试,并据此修改配料,最后得到的试样能减阻13～15%.本文也从数学上对柔性表皮具有减阻功能的机理进行了推证.     

超声冲击对 Q235钢表面等离子喷涂涂层组织及抗热震性能的影响

利用等离子喷涂技术在Q235钢表面喷涂Mo涂层及Mo/A12 O3-TiO2复合涂层,对所制备的涂层进行超声冲击处理．利用SEM等分析测试手段,研究了超声冲击前后涂层表面的宏观及微观组织形貌;通过热震试验,研究了超声冲击对涂层热震性能的影响．结果表明：超声冲击处理对复合涂层的抗热震性能影响不大,且均优于 Mo涂层．但超声冲击处理对Mo涂层的抗热震性能影响较大,热震失效次数由超声冲击处理前的87次提高至超声冲击处理后的96次．Mo涂层的失效形式则主要表现为小块剥落直至最终剥落面积超过总面积的1/3而失效,复合涂层的失效形式主要表现为整体剥落．     

管道局部减阻装置减阻性能数值研究

针对一突缩管道,在管径变化处加入环状机翼,利用机翼对管道连接处压力分布产生的有利干扰来减阻。采用数值模拟的方法,对该局部减阻装置的阻力性能进行研究,结果表明该减阻装置能达到10%～15%的减阻效果,并且管路流速越大减阻效果越明显,对于船舶管系的设计和优化具有一定的指导意义。     

结晶器CuNiCoBe合金表面等离子喷涂WC-Co及Mo/WC-Co复合涂层的性能

采用等离子喷涂方法在CuNiCoBe合金表面制备了单一WC-Co涂层和Mo/WC-Co复合涂层.利用扫描电镜(SEM)对涂层的微观形貌进行观察分析,并对涂层的结合强度、抗热震性能以及涂层的摩擦性能分别进行了研究.结果表明:涂层为典型的层叠结构,涂层与基体、涂层与涂层之间结合良好;复合涂层与基体间的结合强度及涂层的抗热震性能均优于单一涂层;WC-Co涂层的平均摩擦系数随着温度的升高而下降.     

鲸豚表皮微尺度柔性变形的减阻原理研究

鲸豚类海洋高速动物具有突出的低阻高效游动能力,一直是仿生学的重要研究对象.为了探索柔性表皮减阻的可行性,在参考国外关于活体齿鲸类海洋动物表皮观测结果的基础上,本文采用RANS方法和动网格技术建立了仿生表皮微尺度柔性变形的数值模拟方法.文中对不同柔性变形的仿生表皮,以及刚性波面、刚性平板开展了对比数值计算,详细对比了流场和阻力成分,并重点分析了减阻原理.研究表明,随行波柔性表皮在波速高到一定程度时可实现明显减阻.     

高速航行体的自然超空泡流阻力特性研究

利用Fluent6.2对水下带圆盘空化器高速航行体的自然超空泡流动进行了数值模拟,计算分析了超空泡高速航行体的阻力特性,研究了空化器直径、航行体长细比对航行体超空泡减阻效果的影响,分析了高速航行体的超空泡减阻率。结果表明,超空泡形态下随着航行体速度衰减,航行体压差阻力系数缓慢减小,粘性阻力系数迅速增大,航行体的总阻力系数增加;航行体阻力系数与头部空化器直径的平方成反比;增加航行体的长细比,可以获得更小的阻力系数;高速航行体的超空泡减阻率可达95%以上。最后将仿真计算结果与水靶道试验进行了对比,二者基本相符。     

采用微气泡缩减高速船拖曳阻力(英文)

Ship hull form of the underwater area strongly influences the resistance of the ship.The major factor in ship resistance is skin friction resistance.Bulbous bows,polymer paint,water repellent paint(highly water-repellent wall),air injection,and specific roughness have been used by researchers as an attempt to obtain the resistance reduction and operation efficiency of ships.Micro-bubble injection is a promising technique for lowering frictional resistance.The injected air bubbles are supposed to somehow modify the energy inside the turbulent boundary layer and thereby lower the skin friction.The purpose of this study was to identify the effect of injected micro bubbles on a navy fast patrol boat(FPB) 57 m type model with the following main dimensions:L=2 450 mm,B=400 mm,and T=190 mm.The influence of the location of micro bubble injection and bubble velocity was also investigated.The ship model was pulled by an electric motor whose speed could be varied and adjusted.The ship model resistance was precisely measured by a load cell transducer.Comparison of ship resistance with and without micro-bubble injection was shown on a graph as a function of the drag coefficient and Froude number.It was shown that micro bubble injection behind the mid-ship is the best location to achieve the most effective drag reduction,and the drag reduction caused by the micro-bubbles can reach 6%-9%.     

大型半潜船球首设计及阻力性能对比分析

在船速较低的肥大型船舶上，安装球鼻艏会在很大程度上降低船舶受到的阻力，球艏对艏部型线有缓和的作用,使船舶艏部水流发生改变,减少艏底漩涡,从而降低形状阻力，进而改善船舶的水动力性能。根据设计的10万吨级半潜船船型的船模静水阻力试验情况，该船舶船首由直立型改为球鼻艏型式，通过对原型和改进后的船型的阻力试验结果进行对比，检验了新船型的减阻性能，同时对船尾伴流场进行了研究，发现船首形状改变对尾部半流场影响不大     

非流线型水下航行体阻力测量试验中的几个问题

在高速水洞内,进行了某水下航行体模型自然状态和通气产生超空泡状态下的阻力试验,并针对实验中的尾撑影响、阻力成分和尺度效应问题,用数值模拟方法进行了分析.结果表明,自然状态下非流线型航行体的阻力比流线型的增加很多,压差阻力为主要成分;通气形成超空泡后可以大大降低航行体的阻力;尾撑使得阻力测量值偏大;自然状态下航行体原型比模型的阻力系数小,通气后二者基本相同.     

三维有限长旋转圆柱水动力性能的实验及数值分析（英文）

The hydrodynamic performance of a three-dimensional finite-length rotating cylinder is studied by means of a physical tank and numerical simulation. First, according to the identified influencing factors, a hydrodynamic performance test of the rotating cylinder was carried out in a circulating water tank. In order to explore the changing law of hydrodynamic performance with these factors, a particle image velocimetry device was used to monitor the flow field. Subsequently, a computational field dynamics numerical simulation method was used to simulate the flow field, followed by an analysis of the effects of speed ratio, Reynolds number, and aspect ratio on the flow field. The results show that the lift coefficient and drag coefficient of the cylinder increase first and then decrease with the increase of the rotational speed ratio. The trend of numerical simulation and experimental results is similar.     

两相流相互作用下的船模微气泡减阻性能数值仿真

基于两相流理论,对集装箱船船模进行微气泡减阻性能数值仿真研究。分析船模在不同喷气口位置、流体含气率、不同喷射速度和角度下的流场分布和减阻效果。结果表明：当流体微气泡含量过高时,会增大船体摩擦阻力,流体含气率为10%~20%时,有较好的减阻效果,喷气口位置在距离球鼻艏后缘约三分之一船长附近具有较高的空气覆盖率,喷气口喷气方向垂直向下所产生的减阻效果比喷气方向偏向船侧效果要好,且船速较高时可允许较高含气率流体注入流场并增大减阻效果。     

冰区航行船舶冰阻力研究方法综述

船舶在冰区航行时的冰阻力性能一直是国内外关注和研究的重点。冰阻力的研究主要集中在经验方法、数值模拟和实验研究三个方面。同时,由于冰区船舶在航行过程中频繁地与冰层或浮冰产生碰撞,海冰的材料结构和力学性质对冰阻力的研究有重要影响。文章从冰的物理力学特性出发,简要回顾几种重要的冰本构关系模型及其适用性;并从经验方法及试验与数值模拟相结合两个角度,回顾和讨论浮冰区和平整冰区中船舶的冰阻力性能研究进展;最后,基于研究现状提出尚需进一步解决的问题。文章旨在介绍冰区船舶冰阻力性能的研究进展,望能为后续冰阻力研究提供参考。     

IC封装导电银胶用片状银粉的研制

先通过液相化学还原法制备原始银粉,再利用机械球磨法制得片状银粉,对银粉的形貌、粒度分布、粉体密度、比表面积、水分灰分进行表征,研究原始粉制备工艺、球磨工艺对片状银粉形貌尺寸、粒度分布及密度的影响。结果表明,以分散性好及平均粒径约3μm的球形银粉为原始银粉、无水乙醇为介质,2 mm尺寸规格的氧化锆球为磨球,球磨时间为35 h,机械球磨法制得片状化程度高、粒径均匀、平均粒径小于7μm的片状银粉。将片状银粉用环氧树脂体系配制成IC封装导电银胶,测试导电胶固化前的物性参数、固化片的特性、固化粘接特性及环境测试,并常温下观察是否分层,均达到了应用指标要求。