高速氣泡船減阻試驗(yàn)和理論研究基本信息

在試驗(yàn)和理論上對(duì)高速氣泡船進(jìn)行氣膜減阻研究，研究與船型相配合的高速氣泡船的噴口位置、噴嘴方式、噴嘴裝置等關(guān)鍵技術(shù)，研究船舶航行姿態(tài)、波浪對(duì)減阻的影響，理論預(yù)測(cè)噴氣氣膜在船舶邊界層的擴(kuò)散寬度、長(zhǎng)度以及厚度等主要參數(shù)和計(jì)算船體摩擦阻力。本研究將填補(bǔ)我國(guó)高速氣泡船研究的空白，對(duì)發(fā)展我國(guó)的高速氣泡船事業(yè)具有重要意義。

減少船舶、潛艇等水面及水下運(yùn)動(dòng)物體行進(jìn)時(shí)的阻力，既可以顯著提高速度、降低噪音，又能減少能源損耗，在國(guó)防和民用方面均有重要的意義。本項(xiàng)目利用數(shù)值水池技術(shù)和絲網(wǎng)印刷技術(shù)對(duì)船用減阻和防污仿生涂層進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備研究。首先利用數(shù)值水池技術(shù)，采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)仿生涂層的流動(dòng)性進(jìn)行模擬，以實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段對(duì)涂層水動(dòng)力性能的預(yù)測(cè)，達(dá)到與船池中將涂層布于船模表面進(jìn)行試驗(yàn)相同的目的；通過(guò)模擬各種幾何結(jié)構(gòu)（形狀、大小和排布等）的涂層在復(fù)雜粘性流場(chǎng)的水動(dòng)力性能，指導(dǎo)船舶的減阻涂層設(shè)計(jì)。然后，通過(guò)改性和調(diào)配涂層材料的組分，使其同時(shí)可以抑制海洋微生物附著的作用。最后，利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)研究制備具有微米結(jié)構(gòu)的仿生涂層的方法，并結(jié)合船模和實(shí)船實(shí)驗(yàn)測(cè)試，為設(shè)計(jì)和大規(guī)模制造經(jīng)濟(jì)適用的船、艇防污、減阻涂層提供新方法和理論基礎(chǔ)。

通過(guò)摻氣水流特性的水槽試驗(yàn)、不同氣泡尺寸的摻氣減蝕試驗(yàn)、靜水中氣泡上浮試驗(yàn)和摻氣水流原型與模型對(duì)比分析，對(duì)摻分減蝕中氣泡尺寸及其概率分布的特征和作用進(jìn)行研究，為高壩工程設(shè)計(jì)提供更加可靠的理論依據(jù)，為摻氣減蝕研究開(kāi)拓新的方向。同時(shí)，進(jìn)行多級(jí)氣泡尺寸的摻氣水流數(shù)學(xué)模型和摻氣檢測(cè)儀器開(kāi)發(fā)，為摻氣水流研究提供更先進(jìn)的技術(shù)手段。

本項(xiàng)目研究基于理論數(shù)值模擬來(lái)指導(dǎo)實(shí)際實(shí)驗(yàn)來(lái)達(dá)到制造用于海洋環(huán)境的仿生減阻抗污涂層。數(shù)值模擬方面，參考了自然界減阻的例子，具體研究了具有肋條平板減阻，三角形溝槽圓管減阻以及正在研究超疏水減阻的效果及原理，討論了非光滑表面的微米結(jié)構(gòu)的形狀，大小和排布等對(duì)減阻效果的影響和其減阻原理。根據(jù)模擬結(jié)果，探索了制備減阻抗污涂層的材料，制造方法及測(cè)試方法，具體研究了各種大規(guī)模制造微米級(jí)別非光滑表面的方法，以及如何測(cè)試涂層在海洋環(huán)境下的減阻和抗污能力，海洋環(huán)境對(duì)涂層的各種性能的影響。本項(xiàng)目共發(fā)表SCI文章5篇，ＥＩ文章４篇及中文核心文章６篇，參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議９次，獲得相關(guān)項(xiàng)目支持２項(xiàng)，并培養(yǎng)學(xué)生５人。