本發(fā)明涉及超疏水處理，具體為一種超疏水表面抗沖刷測試裝置及測試方法。

背景技術：

1、目前的超疏水表面在減阻領域表現(xiàn)出廣闊的前景。超疏水表面可以減少物體在層流和湍流中的表面摩擦，使用超疏水表面可以把無滑移條件改變?yōu)榛茥l件，從而降低物體壁面速度梯度和壁面剪應力，因此物體在流體中運動或流體在管道中流動所需的能量將減少，相應阻力也將減小。

2、超疏水表面是由表面粗糙度和低表面能物質共同構成，表面粗糙度的構筑通常和制備方法有關，可以采用等離子體、光刻技術等在基體表面實現(xiàn)，目前最常用的方法是使用納米材料涂覆在基體表面，常見的納米材料有二氧化硅、氧化鋁、氧化鋅等納米顆粒；通過以上方法制備的超疏水涂層受材料和工藝的限制，雖然已經(jīng)可以通過一些方法獲得優(yōu)異的防污、自清潔、透明等超疏水表面，但它們大多用在低機械強度的場景，難以運用在水下的高壓高速環(huán)境，上述環(huán)境要求的附著性和抗沖刷能力較低，超疏水涂層在減阻領域的應用必然涉及到耐久度和抗沖刷能力的限制。

3、目前已經(jīng)有很多針對于水下環(huán)境的超疏水涂層研制，對于實驗室環(huán)境需要一種方便簡單的裝置對超疏水涂層的抗沖刷性能進行量化測試，以及對于應用于水下場景的超疏水涂層測試，以便為后續(xù)機械性能更加優(yōu)秀的涂層研制提供判斷依據(jù)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述提到的目前缺少一種適用于實驗室環(huán)境的方便簡單的超疏水涂層抗沖刷性能測試裝置的問題，特此提出了一種超疏水表面抗沖刷測試裝置及測試方法。本發(fā)明可以對環(huán)境變量進行控制，使得超疏水試劑的測試規(guī)范化和易于操作；同時該裝置也可以提供水下場景的超疏水試劑測試條件，以此來滿足實際研究中的水下航行體，或者船舶等水下設備的超疏水試劑開發(fā)測試要求。

2、本發(fā)明提出了一種超疏水表面抗沖刷測試裝置，其具體包括水箱、空氣壓縮機和水泵、水箱一側和空氣壓縮機連通，另一側和水泵連通；水箱內底部設置有載物臺，頂部設置有直線式噴嘴，載物臺和直線式噴嘴同軸設置；直線式噴嘴上設置有涵道風扇，涵道風扇對載物臺上端放置的測試樣片進行吹拂；水箱側壁上設置有電機，電機輸出端設置有絲杠，絲杠設置有排水塊；水泵通過進水管和水箱底部連通，通過出水管和直線式噴嘴連通。

3、更進一步地，所述載物臺上端為傾斜表面。

4、更進一步地，所述載物臺上端傾斜表面上設置有載物臺凸起。

5、更進一步地，所述空氣壓縮機通過加壓氣管和水箱連通，加壓氣管和水箱連通的位置設置有進氣閥。

6、更進一步地，所述水箱上端設置有氣壓表和注水口，注水口上設置有進水閥。

7、更進一步地，所述水箱包括水箱主體和水箱蓋，水箱蓋設置于水箱主體的側面，并通過若干搭扣鎖和水箱主體連接；水箱主體和水箱蓋之間設置有若干密封條。

8、更進一步地，所述水箱為透明水箱，側壁上設置有刻度線一和刻度線二，刻度線一和直線式噴嘴的噴水口處于同一高度，刻度線二和載物臺上端傾斜表面測試點位處于同一高度。

9、更進一步地，所述出水管上設置有流量計和微量調節(jié)閥。

10、更進一步地，所述水泵上設置有壓力調節(jié)面板。

11、一種采用上述的超疏水表面抗沖刷測試裝置的測試方法，包括以下步驟：

12、步驟一、確定直線式噴嘴出口速度以及流量計預設數(shù)據(jù)，打開水泵，調節(jié)微量調節(jié)閥直至流量計達到預設的示數(shù)，關閉水泵；

13、步驟二、將測試樣片放在載物臺上，密封水箱；

14、步驟三、向水箱中注水，水位達到刻度線二后停止注水；

15、步驟四、確定要模擬的水深對應的壓力，啟動空氣壓縮機對水箱內部加壓；

16、步驟五、啟動電機放下排水塊，直到水位至刻度線一，使直線式噴嘴的出口剛好接觸液面；

17、步驟六、打開水泵，水流對測試樣片進行沖刷測試；完成一次測試后，排水塊升起露出測試點，涵道風扇對測試樣片表面吹拂，確定是否有接觸角滯后、水珠釘扎甚至浸潤現(xiàn)象，以確定測試樣片表面磨損狀態(tài)；記錄好之后開啟下一次沖刷測試，重復以上操作直至測試樣片完全浸潤。

18、本發(fā)明所述的一種超疏水表面抗沖刷測試裝置及測試方法的有益效果為：

19、(1)本發(fā)明所述的一種超疏水表面抗沖刷測試裝置及測試方法，通過空氣壓縮機對水箱內部進行加壓，通過改變液面處的氣壓，可以模擬不同水深位置處的水壓，從而使本裝置可以模擬不同水深下的壓力情況，提供水下場景的超疏水試劑測試條件，以此來應對實際研究中的水下航行體，或者船舶等水下部分的超疏水試劑開發(fā)測試要求，適用情況更廣泛；

20、(2)本發(fā)明所述的一種超疏水表面抗沖刷測試裝置及測試方法，通過設置的電機來控制排水塊上下移動，從而實現(xiàn)水箱內部的液面位置的調整，方便對測試樣片表面磨損情況進行觀察；

21、(3)本發(fā)明所述的一種超疏水表面抗沖刷測試裝置及測試方法，能夠給予實驗室制備超疏水試劑機械性能量化的評價標準，從而為超疏水試劑的后續(xù)開發(fā)提供直觀可信的數(shù)據(jù)；并且該裝置對環(huán)境變量進行控制，使得超疏水試劑的測試規(guī)范化和易于操作。

技術特征：

1.一種超疏水表面抗沖刷測試裝置，其特征在于：包括水箱(1)、空氣壓縮機(2)和水泵(15)，水箱(1)一側和空氣壓縮機(2)連通，另一側和水泵(15)連通；水箱(1)內底部設置有載物臺(5)，頂部設置有直線式噴嘴(6)，載物臺(5)和直線式噴嘴(6)同軸設置；直線式噴嘴(6)上設置有涵道風扇(19)，涵道風扇(19)對載物臺(5)上端放置的測試樣片進行吹拂；水箱(1)側壁上設置有電機(17)，電機(17)輸出端設置有絲杠(20)，絲杠(20)設置有排水塊(18)；水泵(15)通過進水管(9)和水箱(1)底部連通，通過出水管(10)和直線式噴嘴(6)連通。

2.根據(jù)權利要求1所述的超疏水表面抗沖刷測試裝置，其特征在于：所述載物臺(5)上端為傾斜表面。

3.根據(jù)權利要求2所述的超疏水表面抗沖刷測試裝置，其特征在于：所述載物臺(5)上端傾斜表面上設置有載物臺凸起(23)。

4.根據(jù)權利要求1所述的超疏水表面抗沖刷測試裝置，其特征在于：所述空氣壓縮機(2)通過加壓氣管(3)和水箱(1)連通，加壓氣管(3)和水箱(1)連通的位置設置有進氣閥(4)。

5.根據(jù)權利要求1所述的超疏水表面抗沖刷測試裝置，其特征在于：所述水箱(1)上端設置有氣壓表(7)和注水口(8)，注水口(8)上設置有進水閥(25)。

6.根據(jù)權利要求1所述的超疏水表面抗沖刷測試裝置，其特征在于：所述水箱(1)包括水箱主體和水箱蓋(11)，水箱蓋(11)設置于水箱主體的側面，并通過若干搭扣鎖(24)和水箱主體連接；水箱主體和水箱蓋(11)之間設置有若干密封條(12)。

7.根據(jù)權利要求1所述的超疏水表面抗沖刷測試裝置，其特征在于：所述水箱(1)為透明水箱，側壁上設置有刻度線一(21)和刻度線二(22)，刻度線一(21)和直線式噴嘴(6)的噴水口處于同一高度，刻度線二(22)和載物臺(5)上端傾斜表面測試點位處于同一高度。

8.根據(jù)權利要求7所述的超疏水表面抗沖刷測試裝置，其特征在于：所述出水管(10)上設置有流量計(13)和微量調節(jié)閥(14)。

9.根據(jù)權利要求8所述的超疏水表面抗沖刷測試裝置，其特征在于：所述水泵(15)上設置有壓力調節(jié)面板(16)。

10.一種采用權利要求9所述的超疏水表面抗沖刷測試裝置的測試方法，其特征在于：包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明公開了一種超疏水表面抗沖刷測試裝置及測試方法，涉及超疏水處理技術領域，解決了缺少適用于實驗室的超疏水涂層抗沖刷性能測試裝置的問題。本發(fā)明水箱分別和空氣壓縮機以及水泵連通；水箱內底部設有載物臺，頂部設有直線式噴嘴，載物臺和直線式噴嘴相對；直線式噴嘴上設置有涵道風扇，涵道風扇對測試樣片進行吹拂；水箱側壁上設置有電機，電機輸出端設置有絲杠，絲杠設置有排水塊；水泵通過進水管和水箱底部連通，通過出水管和直線式噴嘴連通。本發(fā)明對環(huán)境變量進行控制，使得超疏水試劑的測試規(guī)范化和易于操作；可以提供水下場景的超疏水試劑測試條件，來滿足實際研究中的水下航行體、船舶等水下設備的超疏水試劑開發(fā)測試要求。

技術研發(fā)人員：熊騁望,林成,劉得魁,孫拓
受保護的技術使用者：哈爾濱工程大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2