低表面能涂层对减阻降噪效果影响的实验研究

论文摘要

航行体在水下运动时将受到两种阻力,一种是流体直接对物体表面施加的摩擦阻力,一种是由于分离流体而形成的压差阻力,并引起流噪声。本文从材料科学的最新研究成果入手,结合水下运动目标等的减阻降噪要求,对低表面能涂层的减阻降噪效果进行测试分析。首先,在理论上分析了材料物性与流体阻力和流噪声的关系,分析结果表明,表面功能材料在一定条件下可以降低流体与表面的相互作用,从而产生减阻降噪的效果。其次,利用重力式低噪声水洞条件,采用鱼雷模型,进行了多次不同流速,有、无涂层情况下鱼雷模型的流噪声、压力脉动和壳体振动的测试,同时利用应变片测量流体阻力的变化。最后,对大量的测量数据进行分析处理,得到涂层减阻降噪效果随流速、涂层厚度的变化关系。测试结果表明,疏水涂层在高流速下有减阻降噪效果,且随着流速的增加,效果越来越好;但在低流速下却增加了流体阻力和流噪声。而超疏水涂层在各个流速下都具有降噪效果,随着流速的增加,效果越来越好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文工作背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 本文在测量上采取的新方法
• 第2章 流噪声和流体阻力理论
• 2.1 边界层概述
• 2.1.1 边界层形成
• 2.1.2 边界层厚度
• 2.2 边界层流噪声
• 2.2.1 噪声的分类
• 2.2.2 湍流边界层流噪声
• 2.2.3 水听器自噪声
• 2.2.4 边界层转捩区的声辐射
• 2.3 物体的阻力
• 2.3.1 流线体
• 2.3.2 摩擦阻力
• 2.3.3 压差阻力
• 2.3.4 减小阻力的方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 低表面能涂层减阻降噪机理
• 3.1 低表面能涂层综述
• 3.2 减阻降噪机理
• 3.3 低表面能涂层的应用
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验设计
• 4.1 模型的设计及传感器的布放
• 4.2 疏水涂层的制备
• 4.3 实验设备
• 4.3.1 重力式低噪声水洞
• 4.3.2 实验所用测量仪器
• 4.4 实验方案
• 4.4.1 实验中注意事项
• 4.4.2 实验具体步骤
• 4.5 测量数据的分析方法
• 4.5.1 模型中空气隔腔的作用
• 4.5.2 流体阻力的测量方法
• 4.5.3 模型阻力的理论计算
• 4.5.4 数据分析方法
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验结果分析
• 5.1 减阻测试结果
• 5.1.1 应变片标定结果
• 5.1.2 流体阻力测量结果
• 5.2 降噪测量结果
• 5.2.1 模型1上涂层测试结果
• 5.2.2 模型2上涂层测试结果
• 5.2.3 超疏水涂层降噪效果测试
• 5.2.4 三次测量结果对比
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录