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流阻测试装置研制及涂层减阻性能研究

孙家峰

  本文从减流阻涂层研究的需求出发,以科学、准确、方便、适用的评估测试管内壁减流阻工艺效果为目的,研制出可拆卸可重复涂装和实施表面处理工艺的流阻测试装置,建立计算机辅助测试系统来进行连续测量和数据采集,开发出管路流阻测试软件,实现试验数据采集过程的自动化。利用所研制的流阻测试装置对不同涂层材料的减流阻性能进行了测试,并在试验的基础上对各种涂层减阻机理进行了探讨。本文的主要创新和研究成果体现在以下方面:(1)针对管路内壁涂层和表面处理工艺减流阻性能测试的需要,研制出具有可拆卸结构的流阻测试装置,避免了以往的封闭式圆管结构设计所带来的诸多弊端,便利了喷涂涂装和其他表面处理工艺的实施,具有广泛的实用性。(2)针对所研制的流阻测试装置,利用Visual Basic软件开发了基于Windows操作系统的Drag-reducing测试程序,实现了数据采集的程序控制,提高了测试装置的自动化程度;程序界面友好、操作简便,采用面向对象程序设计,具有良好的开放性,便于功能的扩展。(3)根据流体力学、计算流体力学等理论,应用CFD计算软件FLUENT采用标准κ-ε模型对测试管路内部流场进行了仿真模拟,通过仿真分析验证了装置结构设计及传感器选择的合理性,为从理论上分析实验室流阻测试装置试验数据的科学性提供了依据和理论指导,同时,节省了人力、物力和时间。(4)利用所研制的流阻测试装置和所开发的计算机辅助测试软件,通过改变入口水压连续测量管路内部流体压强变化,对环氧色漆、环氧沥青、含氟低表面能材料的减流阻性能进行了测试,并对材料的减阻机理进行了探讨,得到涂层的减阻性能既与表面能有关,又与表面粗糙度有关的结论。在本文试验条件下,提出涂层的减流阻机理可能是通过降低表面能导致湍流边界层转捩点后移量增大和适当的表面粗糙度相结合抑止湍流。……   
[关键词]:流阻;减阻;仿真;涂层;减阻机理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:机械科学研究总院2006年