船舶用A级钢高压水射流除锈工艺研究开题报告

1. 研究目的与意义

一、背景

船舶工业是国家极其重要的支柱产业之一,是国家实现远洋战略的基础。船舶定期除锈维护工作是日常保养的重要环节,对于延长船舶使用寿命以及维持良好运行状态具有重要的意义。传统除锈作业方法普遍存在作业效率低、环保性差以及工艺质量不够理想等问题,并且专门针对大型船体除锈作业的综合解决方案较少。随着国家经济的发展以及国家海洋战略的提出，海洋运输业进入了飞速发展的阶段。船舶是海洋运输行业极其重要的运输载体，对于海洋运输业的发展起着非常重要的作用，海水对于船舶的腐蚀极其严重，为了保证船舶在水中的航行安全，增加船舶的使用寿命，除锈保养工作非常重要。因此，船舶一般都需要按时在船舶修理厂进行维护保养作业；船舶维护保养过程中非常重要的一个环节就是船体的除锈，即除去船体面上的锈蚀、油污、旧漆皮等，然后再进行打磨、喷涂等作业。目前，各大船体修理保养企业普遍采用的除锈方式主要有以下几种：传统人工除锈、小型机械化除锈、酸洗除锈以及爬壁机器人除锈等，其中技术较为先进的主要有高压水射流除锈、超声波除锈以及激光除锈等。目前，超声波除锈和激光除锈技术成本较高，仅用于医疗等一些精度要求较高的领域^[1]。

二、文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）

2. 研究内容和问题

船舶用a级钢作为重要的船舶外壳用钢板，长期服役于高盐、富氧的海洋腐蚀环境中，海水腐蚀导致船舶用钢表面生锈及涂层破坏严重，据统计每年海洋腐蚀约占国内生产总值的1%以上。随着国家大力倡导工业绿色发展规划和对环境的保护，高压水射流技术作为一项新的绿色工艺革命，利用高压水的打击力去除钢板表面锈层达到清洗除锈的目的。以船舶用a级钢作为研究对象，开展水射流喷嘴内外流场仿真研究和船板表面高压水射流旋转喷枪除锈实验研究，其作为一项新的绿色工艺革命具有重要意义。

鉴于高压水射流除锈参数使用混乱，各种清洗工艺没有统一规范，且关于水射流除锈机理及材料表面质量变化规律仍然存在分歧。为优化高压水射流除锈方案，探究水射流除锈机理，本文将对以下三方面加以研究：

（1）水射流流场仿真研究

3. 设计方案和技术路线

（1）采用fluent软件分别对不同入口压力、靶距、喷嘴直径下水射流流场进行仿真分析；以水射流流场混合相速度值等值线图代表射流清洗半径范围，以水射流动压曲线代表除锈速度变化，综合分析水射流冲击特性随高压水射流压力、靶距和喷嘴直径的演化规律。

（2）开展高压水射流旋转喷枪单一因素依次变化的船板表面除锈实验，分析不同参数下水射流除锈效率变化规律；再对水射流三因素三水平进行正交试验分析，探究高压水射流旋转喷枪清洗效率的最优搭配及各因素对除锈效率的影响程度。

同时综合考虑电机功率消耗和除锈质量要求对水射流除锈参数进行优化，得到最具性价比的除锈方案。

4. 研究的条件和基础

1.学生已经修完机械工程的专业基础课程和专业必修课程；2.拥有的设备基础：计算所需的计算机；3. 具备相关有限元软件的学习和相关表面处理工艺基础理论的学习。