高速气泡船减阻试验和理论研究

在试验和理论上对高速气泡船进行气膜减阻研究，研究与船型相配合的高速气泡船的喷口位置、喷嘴方式、喷嘴装置等关键技术，研究船舶航行姿态、波浪对减阻的影响，理论预测喷气气膜在船舶边界层的扩散宽度、长度以及厚度等主要参数和计算船体摩擦阻力。本研究将填补我国高速气泡船研究的空白，对发展我国的高速气泡船事业具有重要意义。

减少船舶、潜艇等水面及水下运动物体行进时的阻力，既可以显著提高速度、降低噪音，又能减少能源损耗，在国防和民用方面均有重要的意义。本项目利用数值水池技术和丝网印刷技术对船用减阻和防污仿生涂层进行结构设计和制备研究。首先利用数值水池技术，采用计算流体动力学方法对仿生涂层的流动性进行模拟，以实现在设计阶段对涂层水动力性能的预测，达到与船池中将涂层布于船模表面进行试验相同的目的；通过模拟各种几何结构（形状、大小和排布等）的涂层在复杂粘性流场的水动力性能，指导船舶的减阻涂层设计。然后，通过改性和调配涂层材料的组分，使其同时可以抑制海洋微生物附着的作用。最后，利用丝网印刷技术研究制备具有微米结构的仿生涂层的方法，并结合船模和实船实验测试，为设计和大规模制造经济适用的船、艇防污、减阻涂层提供新方法和理论基础。

通过掺气水流特性的水槽试验、不同气泡尺寸的掺气减蚀试验、静水中气泡上浮试验和掺气水流原型与模型对比分析，对掺分减蚀中气泡尺寸及其概率分布的特征和作用进行研究，为高坝工程设计提供更加可靠的理论依据，为掺气减蚀研究开拓新的方向。同时，进行多级气泡尺寸的掺气水流数学模型和掺气检测仪器开发，为掺气水流研究提供更先进的技术手段。

本项目研究基于理论数值模拟来指导实际实验来达到制造用于海洋环境的仿生减阻抗污涂层。数值模拟方面，参考了自然界减阻的例子，具体研究了具有肋条平板减阻，三角形沟槽圆管减阻以及正在研究超疏水减阻的效果及原理，讨论了非光滑表面的微米结构的形状，大小和排布等对减阻效果的影响和其减阻原理。根据模拟结果，探索了制备减阻抗污涂层的材料，制造方法及测试方法，具体研究了各种大规模制造微米级别非光滑表面的方法，以及如何测试涂层在海洋环境下的减阻和抗污能力，海洋环境对涂层的各种性能的影响。本项目共发表SCI文章5篇，ＥＩ文章４篇及中文核心文章６篇，参加国际学术会议９次，获得相关项目支持２项，并培养学生５人。