风雨不可分离。在摩擦学领域,风和雨的结合是有毒的,因为它们会影响当今社会必不可少的交通和清洁能源系统的性能。
来自风力涡轮机叶片的空气声学噪声视频(波兰布可夫斯科风力发电厂)
利用风力生产清洁能源的风力涡轮机叶片受到降雨的严重影响。在降雨过程中,液滴对叶片前缘的反复冲击可达100 m/s以上,这种液固相互作用会导致前缘侵蚀。
这在战斗机和民用飞机(例如,印度采购的法国阵风战斗机)的外观上更加重要,它们的飞行速度超过250米/秒。这里液滴的冲击能量更高,造成的侵蚀甚至比风力涡轮机叶片更严重(冲击能量与速度功率2成正比)。
液滴对刚性表面的冲击产生几十亿帕的水锤压力。随后,液滴通过横向射流减压,横向射流的移动速度可以比撞击速度快2到6倍。横向喷射和水锤压力可以施加超出固体表面的耐受力极限的应力,导致诸如粗糙度增加、疲劳裂纹、分层、剥落和点蚀等失效机制。
处理失效机制
由于升力降低和阻力增加,这些失效机制对风力涡轮机的能量产生影响。叶片的使用寿命也会受到影响,在安装后的2 - 3年内,前缘侵蚀就会明显。
类似的故障机制必须在战斗机和飞机上处理,以降低维修成本和维护。例如,重新油漆一架民用飞机的价格可能高达30万美元,需要多达50加仑的油漆。
Ducom水滴侵蚀测试仪的“水滴发生器”,产生的液滴以200 m/s的速度反复撞击刚性试样。
飞机和风力涡轮机的叶片使用环氧树脂和弹性体涂层来保护其表面免受雨淋。这些涂层的性能应该超过抗侵蚀,因为它们不应该影响风力涡轮机叶片的设计应力和应变极限,它们不应该增加飞机的重量,而且它们必须防尘和抗紫外线。
在这方面,全球交通和风能领域的材料研究集中在多欧洲杯足球竞彩层涂料的开发和测试上Ducom水滴侵蚀测试仪(WDE).杜康WDE可以在实验室中模拟用于飞机、战斗机和风力涡轮机的材料的液-固腐蚀和失效机制。欧洲杯足球竞彩
Ducom水滴侵蚀测试仪的测试装置。
杜康精心设计、开发和制造了复杂的“液滴发生器”,在液滴侵蚀测试仪的核心。这个液滴发生器可以精确地控制液滴大小在2到5毫米之间,液滴撞击速度在25到250米/秒之间,液滴撞击频率在5到50赫兹之间。
弹性体涂层由于直径2毫米的液滴的反复冲击而产生的冲蚀磨损。
注:杜科姆目前正致力于将液滴发生器升级到马赫1和马赫2,以模拟战斗机涂层的磨损机制。如果您想了解更多关于马赫1或2型液滴发生器的信息,请联系杜康。
”杜康水滴侵蚀试验机法国和荷兰的一些研究机构使用了该系统,模拟了大范围的液滴和磨损机制,并进行了400小时的不间断测试。”
史蒂夫·乔布斯曾经说过:“要比以往任何时候都更接近你的客户。”事实上,在他们意识到自己需要什么之前,你就已经告诉他们了。”杜康在设计和制造的不同阶段遵循这一哲学杜康水滴侵蚀试验机.这将在下面的几个例子中解释。
一个例子
研究表明,液滴撞击后残留的水膜可以形成一个具有抵抗水锤压力能力的“缓冲层”。这可能会影响液-固碰撞磨损机制。杜康设计了一个压力控制的“空气叶片”系统,控制水膜缓冲效果来研究这一假设(见图1)。
例B
图1所示。Ducom水滴侵蚀测试仪(WDE)配有压力控制空气叶片和基体调制器(a)。基体调制器用于在同一表面产生侵蚀磨损的基体(B)。
如图1所示,多年降雨暴露下的侵蚀过程可分为五个阶段——孕育、加速、最大侵蚀、减速和稳态侵蚀。
这五个阶段的侵蚀可以在实验室中观察到,在几个小时内利用“矩阵调制器”Ducom苦衷.矩阵调制器是一个Y-Z级,用户可以精确定位液滴对表面的影响。这将侵蚀磨损组织成列和行。
示例C
耐腐蚀涂层由防腐底漆、聚氨酯面漆和透明涂层组成,可以保护飞机不受划伤、侵蚀和紫外线的影响。由于飞机机动性灵活,液滴或雨滴的碰撞角度可以在15之间变化o到90年o.
Ducom LDE具有灵活性,可以模拟15范围内的液滴碰撞角o到90年o.如图2所示,冲击角影响磨损,当攻角为60时,硅基透明涂层出现严重的塑性变形o与90相比o.
图2。Ducom水滴侵蚀试验机,试样温度为90o(A)和60o(B)从液滴发生器射出的液滴。表面形貌图显示试样在90℃时没有磨损迹象o,而同一试样在60℃时出现严重的塑性变形o.
例D
客户满意度现在是获得财务成功的关键因素,产品开发团队非常专注于将他们的涂料与竞争对手进行比较。再现性和可重复性是产品差距分析及其基准分析的关键。
Ducom苦衷用于重复模拟磨损机制,建立涂层之间的关键区别。如图3所示,溶胶-凝胶型透明涂层与PU型透明涂层和硅基透明涂层相比,没有磨损。
图3。航空航天级涂层在Ducom WDE中测试,液滴速度为200 m/s,冲击角为90o.PU带清漆出现分层(A),硅酮清漆破裂(B),溶胶凝胶清漆通过测试,没有任何可见磨损(C)。
利用风能的风力涡轮机需要防雨,因为雨和风是不可分割的。杜康水滴侵蚀试验机可以允许验证和开发吗耐侵蚀涂料保护风力涡轮机和飞机免受风雨侵袭。
注:对于固体-固体相互作用,Ducom已经设计、开发、制造并部署了空气射流侵蚀测试仪。杜康空气射流腐蚀试验机被澳大利亚、印度、意大利、马来西亚、挪威、俄罗斯、西班牙、瑞典、瑞士、土耳其和美国的摩擦学家和材料科学家广泛使用。
这些信息已经从杜康提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
有关此来源的更多信息,请访问Ducom。