船舶螺旋桨的空蚀机理与WC基抗空蚀涂层的应用研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1目的及意义

空蚀是一个极为复杂的过程,迄今为止,尚未建立较为完整的理论体系。空蚀发生初期是材料空蚀破坏的重要阶段,目前对材料空是发生及发展的过程,尤其是对特定材料在不同的外界环境下空蚀情况的细致研究较。在能源短缺日益凸显的今天,船舶海洋装备的空蚀防护研究已受到各国研究人员的普遍重视。目前,为了提高船舶海洋装备的抗空蚀性能,采用优良的材质和对机械部件的几何形状进行更加科学的设计都是可行的,但是相比较而言,抗空蚀涂层的应用更加经济有效。

空蚀虽然是个经典难题,但它影响当代造船、水工机械、宇航、化工、核电及机器制造等工业的发展,因此它仍然是国际上有关学者的热门研究课题。关于空蚀研究的国际学术讨论会每年不断,大批的论文资料如潮水般涌现。如美国机械工程师协会(asme)和材料试验协会(astm)、国际水力学研究协会(iahr)、国际电气技术委员会(iec)、国际拖曳水池会议(ittc)、国际船舶流体力学讨论会(onr)及国际液固冲蚀会议(elsi)等组织定期与不定期的空蚀研究讨论会,足以说明这个问题的重要程度。

30年代以前的研究结果已总结在两本专著中[1,2],近年研究的明显特点是企图确立空蚀率与空化强度的关系。空蚀率往往是工业应用中希望能预报的参数,从而估计运转部件的使用寿命,空化强度则是可设法测定的。如果能找出两者的联系,将使流体力学与材料响应之间贯穿一条通道。对于泡群溃灭的分析,近年也日臻完善以便于分析空蚀成因,特别是对多相流中的空蚀问题已予以关注,对分析我国多泥沙河流中运转的水力机械损坏问题更有现实意义。近10年来,随着材料表面强化技术的发展,在抗空蚀方面也取得了长足的进展,抗空蚀表面涂层金属材料主要有gbi等特种专用不锈钢焊条,金属陶瓷粉末、钨系合金粉末、铬系合金粉末和钴系合金粉末等。本文旨在论述wc基抗空蚀涂层对螺旋桨空蚀特性的效用。丁翔等[3]采用液体燃料hvof制备微纳米和普通微纳米wc-10co4cr涂层,对比研究微纳米wc-10co4cr涂层与微米wc-10co4cr 涂层及304不锈钢的空蚀性能,探讨了hvof制备的不同结构wc基抗空蚀涂层空蚀行为与组织结构及力学性之间的关系,其研究成果将为wc基抗空蚀抗空蚀涂层设计及hvof工艺方法的选择提供依据。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1主要研究内容

(1)总结和收集有关螺旋桨失效的现象,从力学、热学、电化学等方面分析船舶螺旋桨空蚀失效机理,以及温度、溶液流速、材料等因素对螺旋桨空蚀的影响。

(2)从空蚀机理出发,探究抑制空蚀的措施和提高船舶螺旋桨使用寿命的方法。并对此进行评价。

(3)通过比较铁基合金,镍基合金、钴基合金和wc基合金抗空蚀涂层的性能,突出wc基合金抗空蚀涂层的优势,并且对船舶螺旋桨抗空蚀涂层设计。

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3. 研究计划与安排

(1)第1周-第3周:完成文献综述及开题报告。

(2)第4周-第5周:完成螺旋桨空蚀失效机理分析,了解螺旋桨材质以及空蚀的形成过程与影响,完成外文翻译工作。

(3)第6周-第7周:通过收集国内外针对螺旋桨空蚀的应对方法并分析各方法的可行性经济性等来评价提高船舶螺旋桨使用寿命的方法。

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4. 参考文献(12篇以上)


[1]

[1] yuan j, ma c, yang s, et al. improving the wear resistance of hvof sprayed wc-co coatings by adding submicron-sized wc particles at the splats' interfaces[j]. surface amp; coatings technology, 2016, 285:17-23.

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