丙烯酸硅烷酯柔性自抛光防污涂料制备及性能

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸三异丙基硅酯为单体,制备了丙烯酸硅烷酯基体树脂,将其与韧性树脂(液态聚丁二烯)共同作为成膜共混树脂,并以Cu_(2)O作为主要防污剂组分、吡啶硫酮铜(CuPT)和代森锌(Zineb)为辅助有机防污剂组分,配制了柔性自抛光防污涂料。对丙烯酸硅烷酯基体树脂进行了FTIR表征和玻璃化转变温度(Tg)测定,对成膜共混树脂进行了SEM测试,对柔性自抛光防污涂料进行了柔韧性、附着力、吸水率和防污性能测试。结果表明,丙烯酸硅烷酯基体树脂的Tg=–20.54℃时,具有较好的物理机械性能;韧性树脂可以作为外增塑手段增加丙烯酸硅烷酯基体树脂的柔韧性,当m(丙烯酸硅烷酯基体树脂)∶m(韧性树脂)=7∶3时,成膜共混树脂的相容性最好;柔性自抛光防污涂料柔韧性为1级,在弹性体基材表面附着力达到4.0 MPa;经过60 d测试,吸水率为1.1%~1.2%;浅海浸泡挂板36个月显示出明显的防污效果。

新型有机硼防污剂在自抛光防污涂料中的匹配稳定性和防污性能研究

本工作探究了一种新型有机硼防污剂——4-异丙基吡啶甲基二苯基硼烷(4-IPDMB)在防污涂料中的稳定性和防污性能。以稳定水解的丙烯酸硅树脂为自抛光基体树脂,以4-IPDMB为主防污剂,以吡啶硫酮锌、溴代吡咯腈或异噻唑啉酮等作为辅助防污剂,制备了多种防污涂料,并进行性能表征。首先采用一步自由基聚合法成功制备了一种具有稳定抛光速率的丙烯酸硅树脂,抛光速率测试结果表明该丙烯酸硅树脂的抛光速率为4μm/month。按配方将如上组分配制成涂料后,通过附着力试验、储存稳定性试验和浅海静态挂板试验对4-IPDMB在防污涂料中的配方匹配稳定性和防污能力进行了表征。结果表明,含有4-IPDMB的防污涂料具有良好的防污性能,当与其他辅助防污剂混合后,附着力、防污性能和储存稳定性均产生一定程度的变化,需进一步探究4-IPDMB与辅助防污剂之间的潜在化学反应,指导配方优化。

三峡工程运行后荆江河段分汇段航道水深资源及碍航驱动机制

系统解析长江中游河湖交汇区域航道水深资源的变化,可支撑“黄金航道”的可持续发展。本研究以洞庭湖-荆江交汇段为对象,研究洞庭湖分汇区域水沙条件、荆江河段滩槽演变与河湖交汇段航道水深资源的关系。研究表明:三峡工程运行以来,洞庭湖三口分流量和分沙量延续了三峡工程运行前的减少态势,伴随洞庭湖分流量减少,相对增加的长江干流径流量增强了河床冲刷强度,反馈使得洞庭湖三口分流量和分沙量均处于较低值;荆江河段河床冲刷给航道尺度提升奠定了有利基础,河湖分汇区域不满足4.5 m×200 m(水深×宽度)的长度为12.6 km,占荆江河段碍航总长度的68.35%。碍航驱动机制上:松滋口分流区段(枝城-昌门溪)的4.5 m水槽贯通但宽度不足200 m,汊道分流关系不稳定及洲滩萎缩制约航道条件稳定,枯水位下降及“坡陡流急”现象仍然严峻,不利于航道条件保障及船舶安全航行;太平口分流区段水位下降、洲滩萎缩、汊道交替发展使得枯水航路不稳定或水深不足4.5 m;藕池口分流区域的洲滩崩退、洲滩冲刷引起的向下游泥沙输移,碍航表现为航宽不足200 m或出现水深不足4.5 m的浅滩;洞庭湖入汇影响区段(熊家洲-城陵矶)受弯道冲淤特性、湖泊出流顶托作用等影响,航槽内出现水深不足4.5 m的浅滩,但顶托作用存在趋缓趋势,有利于航道条件的改善。

基于丙烯酸硅烷酯长效自抛光防污涂层性能的测试方法

借助动态海水模拟装置模拟船舶航行的服役状况,通过定期测试丙烯酸硅酯防污涂层防污性能参数(厚度、表面粗糙度、表面形貌、抛光速率)随时间的变化规律,研究涂层表面物理特性的动态变化,并对丙烯酸硅酯防污涂层进行了耐淡水浸泡、室外曝晒以及实海挂板防污性能测试。结果表明:该防污涂层具有优异的耐室外曝晒和耐淡水浸泡性能,北海挂板防污期效达到60个月,可满足水下设施对长效防污涂层的防污需求。动态模拟实验技术与防污涂层实海挂板相结合可实现涂层防污性能的低成本、快速评价。该方法不仅可以用于评估防污涂料的防污性能,而且还可用于涂料配方的筛选和改进,加快海洋防污涂料的研发步伐。

溶蚀型海洋防污涂料制备及其性能

目的合成具有溶蚀性能的丙烯酸基体树脂,用该树脂制备中期效短期效溶蚀型海洋防污涂料。方法自由基聚合法合成具有溶蚀性能的丙烯酸基体树脂,用该基体树脂配以市场价格较便宜性价比较高的有机类防污剂代森锌、吡啶硫酮锌、敌草隆等,颜填料,助剂等制备溶蚀型海洋防污涂料。通过实海挂板试验、耐淡水浸泡测试、涂层微观样貌对涂层进行表征。结果丙烯酸基体树脂聚合物的数均分子量控制在25000左右较为合适,即聚合反应温度控制在110℃,引发剂用量为4份时较为合适。羧酸单体的含量为25%~30%时,基体树脂具有较好的溶蚀性能。制备的溶蚀型防污涂料经24个月实海挂板试验验证,具有优异的防污期效,经过12个月淡水浸泡,涂层不起泡、不脱落。防污涂层表面微观样貌表征,基体树脂的溶蚀性能,防污剂溶出后,涂层表面粗糙度增大,表面留有孔洞。结论该溶蚀型防污涂料具有优异的防污性能,能够防止海洋附着生物对船底和其他海洋设施的污损,可适用于中小型渔船对短期效海洋污损防护需求。

正向规则波作用下悬浮隧道时域全局动力分析

应用Morison方程和有限元法,将悬浮隧道管体假定为与岸坡固定的Euler-Bernoulli梁结构,通过将锚索与悬浮隧道管体、海底平面铰接,实现了锚索、悬浮隧道管体以及岸坡三者之间的动力学耦合,将线性波浪理论应用于Morison方程计算波浪荷载,在时域内采用Newmark-β隐式时间积分法迭代求解悬浮隧道的运动控制方程,进而构建了水下悬浮隧道的三维动力学耦合数值模型。研究结果表明:在长周期波主导的海域,适当增大水平方向的系泊刚度,将有利于控制悬浮隧道整体的位移幅值;隧道近岸处的锚索由于边界条件的影响,在波浪条件下将承受更大的张力,工程中应适当增加或加粗近岸端部锚索,排除安全隐患;悬浮隧道的锚索布置间距宜固定在250~300 m的范围内。

基于SPH的新型人工块体TB-CUBE设计优化和水动力特性数值模拟

为探究高透空性新型人工块体TB-CUBE的最优结构尺寸型式及其水动力特性,利用基于光滑粒子方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)的DualSPHysics开源代码开展斜坡堤新型人工块体TB-CUBE数值模拟研究,探究其在规则波作用下的爬高和越浪等水动力特性及波浪变化规律。结果表明:数学模型模拟的爬高和越浪与物理模型试验的实测值误差分别在6%和9%以内,可较好地刻画波浪在人工块体上的演变过程。基于此验证模型,分析不同细部尺寸参数下块体的水动力特性,综合块体爬高、反射系数、越浪、块体孔隙率和材料用量等因素,得到最优消浪效果所对应TB-CUBE块体的球相对半径R1、圆柱相对半径R2与块体边长h的关系。在此基础上,以优化后的TB-CUBE块体为对象,分析其爬高和越浪的过程,揭示出该块体的消浪机理主要为相邻块体之间的圆孔对波浪的爬高和回落均有阻滞作用,且块体内部孔隙可以容纳水体并形成紊流效能,可以相应地减少波浪的爬高。此外,研究斜坡坡度、堤前水深、入射波高和波周期等对波浪爬高的影响,得到TB-CUBE块体爬高随入射波高和波坦的增大而增大,而随坡度的变化呈现单峰曲线的变化趋势。进一步考虑不同波浪破碎形态对波浪爬高的影响,拟合得出TB-CUBE块体的爬高经验公式,公式拟合值与模型计算值相关系数达0.981,能够真实反映该块体的爬高情况,为今后该块体在海岸工程中的实践运用提供科学依据。

海河口潮流泥沙运动数值模拟及清淤方案研究

本文建立了海河口一、二维连接水沙数学模型 ,一、二维模型离散格式分别采用Preissmann四点隐式格式和控制体积法。二维模型计算网格采用正交曲线网格 ,具有网格布置灵活和贴合边界等优点。利用海河口系统的水文、泥沙及地形资料对模型进行了全面的检验 ,并进行了河口治理清淤方案优化研究。该模型可推广到其它河口进行挖槽、建闸。

拟合坐标系下平面二维水流泥沙数学模型及其应用

为了适应河道弯曲、狭长的特点，本文引进贴体坐标系进行区域转换，将复杂的河道计算域转变成规则矩形域，使水流泥沙运动方程在规则矩形域上求解运算．本文还建立了一种新的悬沙输移模式，该模式能较好地体现悬沙和床沙的交换机理．利用长江重庆河段九龙滩水沙资料对模型进行了系统的检验，检验表明本模型能够模拟复杂河床条件下水位和流速场，也能够模拟回流区泥沙冲淤规律．

珠江河口水沙数值模拟系统

建立了珠江河口平面二维潮流泥沙数学模型 ,模型计算范围覆盖八大口门 ,网格系统采用正交曲线网格。将珠江河口二维模型与业已建立的珠江三角洲一维河网模型连接在一起 ,构成珠江河口水沙数值模拟系统的核心计算模块。利用伶仃洋系统的水文、含沙量资料对二维模型进行了全面的检验。以伶仃洋治导方案为例 。

一、二维连接水沙数学模型及在河口治理中的应用

建立了一、二维连接水沙模型。利用海河口和永定新河口现场观测资料对模型进行了系统的检验 ,模型能够反映复杂边界和动力条件下的水沙运动及河床变形。以此模型研究了海河口清淤和建导堤方案 。

丁坝紊动特性试验研究

利用三维超声学多普勒流速仪对丁坝坝头附近水流和回流区水流的紊动特性进行了系统的观测和分析,得到了丁坝坝头和回流区的水流特性及紊动动能的分布规律。

珠江三角洲河网非恒定水沙数学模型研究

采用半隐式有限元方法,建立了珠江三角洲河网水流、泥沙数学模型,模型具有计算稳定性强、收敛快的特点;采用有限元杆系数据结构,对于大型河网计算中增加河道和断面数,数据准备简单。模型经1999年洪季和2001年枯季两次大规模、长系列的水文泥沙资料的检验,各站水位、流量和含沙量计算结果与实测过程十分吻合。

拟合坐标下河道二维非恒定流计算

本文通过边界贴体坐标,在物理域生成正交曲线网格。该曲线网格具有准确贴合边界及域内网格布置灵活的特点,克服了矩形网格贴合边界较差及计算域长宽比悬殊的困难。通过坐标转换,将复杂域问题转变成规则长方形域问题的求解,并对新坐标系下的方程采用ADI方法进行数值模拟计算。

墩前角涡实验研究

本文通过流动显示研究了墩前角区流场的层流和湍流状态 ,并应用LDV对湍流状态下的角区流场进行了测量 。

清水冲刷河床粗化数学模型

本文建立了大坝下游清水冲刷河床粗化一维数学模型。该模型考虑了非均匀推移质不平衡输移,并引入混合层模式用于模拟河床组成的变化。利用Preissmann隐式格式求解水流方程组,用显式格式求解河床变形方程及床沙级配调整方程。该模型侧重于模拟河床粗化过程,也能用于河床一维变形计算。利用我们做过的清水冲刷水槽实验资料对模型进行了全面的验证,取得了令人满意的结果。

降雨入渗对软土岸坡稳定性影响研究

软土普遍具有含水率高、抗剪强度低的特点,且大多数的土体滑坡都发生在降雨期间或者降雨之后的某个时间,因此研究降雨入渗诱发软土岸坡失稳的机理具有十分重要的意义。选取某软土岸坡工程作为研究对象,基于有限元强度折减法,采用Abaqus软件建立三维软土岸坡有限元模型,分析降雨强度、时间以及饱和渗透系数对岸坡稳定的影响。结果表明:随着雨水的入渗,岸坡土体饱和度及孔隙水压力增大,土体浅层基质吸力减小或消失,导致土体抗剪强度降低,从而引起岸坡稳定性降低;降雨入渗诱发岸坡失稳的模式表现为渐近牵引式破坏,其塑性破坏区域最先出现在坡脚,并沿坡面向上发展,逐渐形成连续的塑性贯通滑动面;以及持续的强降雨最容易引发岸坡的失稳破坏。

改进遗传算法在车辆路径问题中的应用

建立了车辆路径问题的数学模型。为了提高遗传算法的搜索速率,避免种群出现"早熟"现象,对适应度函数采用动态线性标定方式,改进交叉算子,采用大变异操作,设计出了求解车辆路径问题的改进遗传算法并给出了具体的计算步骤。应用该遗传算法进行了实例计算,取得了比较满意的结果。计算结果表明,该遗传算法在计算性能上优于参考文献中设计的遗传算法。同时也表明,对遗传算法的改进策略不仅简单而且对求解VRP问题是有效的。

波浪循环荷载作用下软粘土软化机理研究综述

软粘土在波浪循环荷载作用下,会发生变形增加、强度降低的软化现象。软粘土软化特性的深入研究,对指导工程实践、科学预防工程事故,具有重要的学术价值和经济意义。文章依次对国内外关于波浪循环荷载作用下软粘土软化的研究进展、软粘土软化影响因素、软化机理以及现阶段常见的软化模型进行了阐述,并对防治软粘土软化的对策进行了探讨。