計算機(jī)模擬在涂層微波吸收材料分析中的應(yīng)用

馬丹丹

（佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154000）

盡管我國目前已經(jīng)通曉計算機(jī)模擬方法的決策價值，但在涂層微波吸收材料的相關(guān)領(lǐng)域中仍舊任重而道遠(yuǎn)。相關(guān)學(xué)者的研究結(jié)果表明，當(dāng)石油磺酸鋇加入量為4.2% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，所制備的涂層的抗鹽霧性能有明顯提高，在涂層被腐蝕面積為0.1%～0.25%，外觀評級為八級時，涂層的鹽霧暴露時間達(dá)到210h，涂層附著力為4.3MPa，同時涂層的寬頻微波吸收性能基本不變［1］。而探尋計算機(jī)模擬技術(shù)的基本特點、三維造型控制方法、總體分析及三維實體建模來進(jìn)行智能化管理船舶，對提高其運行可靠度，完成故障預(yù)先監(jiān)測，降低經(jīng)濟(jì)成本，保證安全操作具有重要的現(xiàn)實意義。

1 計算機(jī)模擬技術(shù)與涂層微波吸收材料概述

計算機(jī)模擬是一種能用來幫助企業(yè)經(jīng)理在不確定條件下進(jìn)行決策的方法，對于涂層微波吸收材料分析而言，通過模擬實驗的研究，在飛機(jī)、導(dǎo)彈和船舶等裝備上，具有廣泛的適用性［2］。

2 基于計算機(jī)模擬技術(shù)的涂層微波吸收材料三維造型方法

涂層微波吸收材料三維造型方法主要內(nèi)容涉及復(fù)合鐵氧體、超微金屬粒子、碳化硅、有機(jī)高分子聚合物（功能高分子）納米材料等內(nèi)容。

2.1 可行性分析

船舶電氣控制設(shè)備項目可行性研究報告編制要點的相關(guān)結(jié)果中，在分析方案、分析內(nèi)容、預(yù)測準(zhǔn)確度、論證上進(jìn)行了嚴(yán)密的部署。為明確研究對象，預(yù)先分析出適合船舶電氣控制的相關(guān)方案、所分析的內(nèi)容真實可靠、無偏差失誤；建模資料與數(shù)據(jù)均經(jīng)反復(fù)核實，以保證分析內(nèi)容的真實性；結(jié)果預(yù)測中對潛在的問題進(jìn)行預(yù)測并盡力避免［3］。

2.2 總體分析及三維實體建模

1）需求分析：基于計算機(jī)模擬技術(shù)在涂層微波吸收材料中的應(yīng)用，主要通過鐵氧體粉、羰基鐵粉、各種超微金屬粉、碳化硅粉、碳化硅纖維、碳纖維、金屬纖維和有機(jī)高分子聚合物等特定工藝技術(shù)制備成電磁波的主體基料。

2）分析平臺選擇：通過應(yīng)用使用C++和OpenGL技術(shù)，構(gòu)建納米切削分子動力學(xué)仿真可視化系統(tǒng)MDView。依照MDView仿真模型特點面向涂層微波吸收材料技術(shù)動態(tài)建立與仿真結(jié)果對應(yīng)原子集合類，。三維數(shù)據(jù)顯示、剖視顯示和交互操作功能可用于仿真結(jié)果觀察和程序調(diào)試；利用MDView對金剛石刀具切削單晶鋁材料的納米切削分子動力學(xué)仿真進(jìn)行了可視化計算機(jī)模擬技術(shù)以其調(diào)試納米切削分子動力學(xué)計算程序、觀察切削變形作用突出［4］。

3）分析優(yōu)勢：以金屬磨損智能修復(fù)材料SAMNOX油溶性納米材料高分子納米抗磨材料DW-4X為例，采用納米級懸浮聚合技術(shù)，抗磨性能超過市場上任何一款單型抗磨劑。主要作用原理為：采用高分子懸浮聚合技術(shù)和原位表面修飾技術(shù)制備；修飾劑與納米合金微粒以共價鍵相結(jié)合，從而使得納米合金在各類潤滑劑基礎(chǔ)油和潤滑脂中有良好的分散性能和抗氧化性能。在摩擦過程中，納米合金微粒受摩擦熱的誘導(dǎo)而在磨損表面形成“微區(qū)固溶體”修復(fù)層，從而實現(xiàn)磨損部位的自修復(fù)，并起到節(jié)油、抗磨、降噪等功能。

4）建模和分析：以船用主機(jī)遙控系統(tǒng)-山東航海電器為例，主要應(yīng)用MGAUSHU/ERC型（氣電混合式）船用主機(jī)遙控系統(tǒng)來實現(xiàn)船舶主推進(jìn)裝置遠(yuǎn)距離操縱。計算機(jī)模擬實驗研究對微波吸收材料中，波頻在5～18GHz頻率、反射率R＜-10DB的低頻段較困難。主要技術(shù)參數(shù)：電源：AC220V/50HZ或60HZ， DC24V互為備用；氣源：干凈0.75Mpa；膜片執(zhí)行器最大位移0-15mm；膜片執(zhí)行器最大工作壓力0.6Mpa；工作模式：開環(huán)/閉環(huán)；程序換向時間；0-25S可調(diào)；失氣報警：＜0.4Mpa。

5）實車抗磨性能測試結(jié)果分析：本次分析應(yīng)用中，通過實車抗磨性能測試。依照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試由中國人民解放軍軍事交通學(xué)院的專家，使用各種高精度進(jìn)口儀器，對按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試方法進(jìn)行了嚴(yán)格檢驗。測試共包括直接檔加速試驗、等速油耗試驗、怠速排放測量和缸壓測試等。結(jié)果顯示，SAMYO-高分子納米合金抗磨劑在省油抗磨方面，百公里油耗約降低了2L，節(jié)油率超30.0%。加速性方面，加速了70km，加速性能提升明顯。同時對降低氣缸壓力，提升氣缸密封性、節(jié)能減排；磨損和養(yǎng)護(hù)上，抗磨、金屬減活、金屬磨損自修復(fù)效果顯著。

3 結(jié)語

計算機(jī)模擬實驗研究對微波吸收材料中，波頻在5～18GHz頻率、反射率R＜-10DB的低頻段較困難。上文介紹了計算機(jī)模擬技術(shù)在涂層微波吸收材料及系統(tǒng)分析中的可行性，提出了應(yīng)用計算機(jī)模擬技術(shù)分析涂層微波吸收材料及系統(tǒng)的分析優(yōu)勢，并對在涂層微波吸收材料及系統(tǒng)主要零部件的三維造型方法進(jìn)行了深度探討。