Influence of impingement flows with sand particles on the barrier properties of organic coatings / Amin Vedadi in JOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH, Vol. 20, N° 4 (07/2023)  

[article]  inJOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH > Vol. 20, N° 4 (07/2023) . - p. 1235-1255 Titre : Influence of impingement flows with sand particles on the barrier properties of organic coatings Type de document : texte imprimé Auteurs : Amin Vedadi, Auteur ; Jordi Estevadeordal, Auteur ; Xinnan Wang, Auteur ; Jiajia Rao, Auteur ; Yechun Wang, Auteur Année de publication : 2023 Article en page(s) : p. 1235-1255 Note générale : Bibliogr. Langues : Américain (ame) Catégories : Contraintes (mécanique) Dynamique des fluides computationnelle Eoliennes Essais de résilience Essais dynamiques Flux d'impact Particules (matières) Revêtements organiques Sable Spectroscopie d'impédance électrochimique Structures offshore Index. décimale : 667.9 Revêtements et enduits Résumé : The installations of offshore wind farms, especially the type with monopile structures, increase the number of suspended particles in the surrounding area. The offshore wind structures are usually coated with several layers of coatings, including a thin layer of organic coating as a topcoat. In this study, we aim to investigate the influence of the stresses on the organic coatings due to the kinetic energy of the suspended sand particles. To accomplish the goal, impingement flow jets with particles were applied on coated steel samples for a week in a lab-scale impingement chamber. The working fluid for the experiments was 3.5 wt% NaCl solution with 1 wt% suspended sand particles. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was conducted to monitor the degradation of organic coatings while exposed to the impingement flow. Computational fluid dynamics (CFD) modeling was utilized to calculate the magnitude of the applied fluid stresses on the coatings. Thermodynamics of electrochemical reactions and the activation theories were utilized to compare with the electrochemical parameters. It was concluded that for the lowest flow rate (Q1 = 6.31 cm3/s), the added sand particles started to show destructive influence after the first three days of exposure. As the flow rate increased, the destructive influence of sand particles on coating samples appeared earlier at the beginning of the exposure, and the elements of equivalent circuit model showed larger difference between coatings exposed to pure NaCl solution and those exposed to solution with sand particles. For the highest flow rate (Q3 = 18.93 cm3/s), the destructive influence of sand particles was significant, indicating that for the particulate flows with the velocity of 1 m/s, which is the regular velocity of the underwater zone in shallow sea regions (with a depth of 30 m), the momentum impact of the sand particles plays a vital role in the degradation of the organic coatings. Note de contenu : - EXPERIMENTS : - Samples and fluid preparation - Electrochemical spectroscopy measurement and topography characterization - Experimental set-up - CFD modeling of the impingement flow in the chamber - RESULTS AND DISCUSSION : - Analysis of the applied fluid’s stresses and particle impacts based on CFD results - EIS results of the particulate and non-particulate impingement flows and their respective equivalent circuit model - Equivalent circuit modeling, and comparison between the circuit elements of the particulate and non-particulate flow - Electrochemical parameters of the particulate and non-particulate flows - Table 1 : The thickness and average coating capacitance before and after exposure to sand particulate and non-particulate 3.5 wt% NaCl solution at different flow rate, as well as the water uptake and volume fraction of water in the coatings after a week of exposure DOI : https://doi.org/10.1007/s11998-023-00739-2 En ligne : https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11998-022-00739-2.pdf?pdf=button% [...] Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=39713 [article]

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Thermo-chemo-mechanical influences of impingement flow on the degradation of organic coatings in the underwater zone of offshore wind turbines / Amin Vedadi in JOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH, Vol. 20, N° 1 (01/2023)  

[article]  inJOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH > Vol. 20, N° 1 (01/2023) . - p. 359-376 Titre : Thermo-chemo-mechanical influences of impingement flow on the degradation of organic coatings in the underwater zone of offshore wind turbines Type de document : texte imprimé Auteurs : Amin Vedadi, Auteur ; Al Habib Ullah, Auteur ; Charles Fabijanic, Auteur ; Jordi Estevadeordal, Auteur ; Yechun Wang, Auteur Année de publication : 2023 Article en page(s) : p. 359-376 Note générale : Bibliogr. Langues : Américain (ame) Catégories : Contraintes (mécanique) Eoliennes -- Revêtements protecteurs Mécanique des fluides numériques La mécanique des fluides numérique (MFN), plus souvent désignée par le terme anglais computational fluid dynamics (CFD), consiste à étudier les mouvements d'un fluide, ou leurs effets, par la résolution numérique des équations régissant le fluide. En fonction des approximations choisies, qui sont en général le résultat d'un compromis en termes de besoins de représentation physique par rapport aux ressources de calcul ou de modélisation disponibles, les équations résolues peuvent être les équations d'Euler, les équations de Navier-Stokes, etc. La CFD a grandi d'une curiosité mathématique pour devenir un outil essentiel dans pratiquement toutes les branches de la dynamique des fluides, de la propulsion aérospatiale aux prédictions météorologiques en passant par le dessin des coques de bateaux. Dans le domaine de la recherche, cette approche est l'objet d'un effort important, car elle permet l'accès à toutes les informations instantanées (vitesse, pression, concentration) pour chaque point du domaine de calcul, pour un coût global généralement modique par rapport aux expériences correspondantes. Domaines d'application : La CFD est particulièrement employée dans les domaines des transports, pour étudier notamment le comportement aérodynamique des véhicules (automobile, aéronautique, etc) conçus. La CFD est également utilisée dans le domaine des installations critiques telles que les salles de serveurs. Elle permet de réaliser une représentation 3D de la salle, comprenant toutes les informations relatives aux équipements informatiques, électriques et mécaniques. On obtient une carte graduée des différentes zones de chaleur présentes, ce qui permet de détecter les zones critiques et les points chauds (ou "hot spots"). Revêtements organiques Spectroscopie d'impédance électrochimique Structures offshore -- Revêtements protecteurs Vélocimétrie Index. décimale : 667.9 Revêtements et enduits Résumé : Most offshore wind turbines use monopile structures anchored to seabed. In the underwater zone of these structures, water attacks the surface of the steel monopiles which is protected by organic coatings. The influence of applied stresses due to the water flow on the degradation of organic coatings is the focus of this study. For this purpose, an impingement flow chamber was employed to resemble the situation of monopile structures exposed to the shallow water currents in underwater zone. Electrochemical impedance spectroscopy was utilized to measure the changes of barrier properties of coatings exposed to the impingement flow of a 3.5 wt% NaCl solution with a variety of flow rates. Computational fluid dynamics (CFD) modeling as well as the particle image velocimetry measurements were employed to calculate and validate the magnitude of applied stresses on the surface of the coated samples. Thermal activation theory, thermal elasticity laws, and the Fick’s laws were utilized to investigate and analyze the influence of stresses on coating properties. The comparison among the obtained electrochemical parameters under different flow rates shows the direct influence of stresses on the degradation of the coatings. The utilized methods, in addition to the developed analytical procedure, can potentially predict the behavior of organic coatings applied on offshore wind turbines in underwater zone. It was concluded that the applied stresses do not influence the apparent diffusion coefficient of water in coatings, but a higher flow rate increases the volume fraction of water and coating capacitance significantly. Note de contenu : - MATERIALS AND METHODS : Sample preparation and EIS setup - PIV method - CFD model of impingement flow in the test chamber - Influence of stresses on the electrochemical reactions and activation volume of the coatings RESULTS AND DISCUSSION : Stress analysis based on CFD and PIV EIS results - Theoretical analysis of water uptake - Table 1 : Mesh study for the CFD modeling - Table 2 : The thickness and average coating capacitance of the coatings before and after exposure to 3.5 wt% NaCl solution at different flow rates for a week Table 3 : The initial and final dielectric constant of coated samples for different applied flow rates - Table 4 : The calculated diffusion coefficient, total fluid uptake, and volume fraction of coatings exposed to different flow rates inside an impingement flow chamber DOI : https://doi.org/10.1007/s11998-022-00677-z En ligne : https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11998-022-00677-z.pdf?pdf=button% Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=38848 [article]

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