船舶阻力试题Word文档格式.docx

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12、船舶表面弯曲对摩擦阻力产生形状效应，为何船的摩擦阻力仍可以用相当平板公式计算？

13、Frude的平板摩擦阻力公式、ATTCLine、ITTC-57公式是什么？

根据什么得出？

14、名词解释：

层流边界层、理想流体、相应速度、相当平板、摩擦系数、阻力的种类和定义第三章：

1、波浪是如何产生的？

其组成及特点？

2、兴波阻力产生的原因是什么？

3、兴波阻力与船航速的关系？

行波阻力系数随速度的变化规律是什么？

4、船波产生干扰的原因是什么？

如何减少干扰？

有利干扰和无利干扰？

避免干扰措施？

5、兴波阻力的确定方法有哪些？

6、球鼻首降低兴波阻力的原因

7、减小兴波阻力的措施与原理

8、减小摩擦阻力的方法

第四章：

1、附加阻力有哪几类？

各有什么特性？

第五章：

1、阻力实验的目的？

条件？

为什么？

2、船模实验数据如何换算至实船？

3、船模阻力的表达式的作用？

有哪几种？

4、为何几何相似船与船模速度相应时，k值相等？

第七章：

1、研究船型对阻力的影响为何要划分速度级？

如何划分？

2、船舶不同参数对船舶阻力的影响

3、熟悉Toylor系列船舶的组成和应用

4、排水量长度系数[正三角]/（[L/100]3）对阻力的影响？

设计时选取船长的原则是什么？

5、B/T对阻力有何影响

6平行中体对阻力有何影响？

选取原则？

7.球鼻首作用？

机理？

主要参数？

8、肥瘦两船排水量一样，高速航行/低速航行哪个马力大？

第一章

船舶阻力是船舶在航行过程中收到流体（水或空气）阻止它前进的力，是与船体运动相反的作用力。

船舶快速性是研究船舶尽可能消耗较小功率从而维持一定航速的能力。

因此快速性的优劣与阻力性能、推进效率等有关系。

Pe=RV。

因此在主机功率一定的条件下，阻力越大航速越低。

MPH（Pm）=RV/（75[Ns][N0]）=RV/（75N）

内容：

1、船舶以一定速度在水中直线航行时所遭受的各种阻力的成因及其性质；

2、阻力随航速、船型和外界条件的变化规律；

3、研究减小阻力的方法，寻求设计低阻力的优良船型；

4、如何较为准确地估算船舶阻力，为设计推进器（螺旋桨）和决定主机功率提供依据。

目的：

尽可能消耗较小的功率以维持一定的航速，准确估算阻力大小，为设计船选择合适的主机，为螺旋桨设计提供依据，进而预报航速、并寻求最小阻力Rmin的船型。

研究方法：

1、理论研究方法：

应用流体力学的理论，通过对问题的观察，调查，思索，分析，抓住问题的核心与关键，提出思路和措施。

2、实验方法：

包括船模实验和实船实验，船模实验是根据对问题本身的理性认识按照相似理论在试验池中实验，以获问题的定性与定量的解决。

实船实验是鉴定船舶快速性是否达到设计要求，并最后验证理论研究成果的准确性。

3、数值模拟：

根据数学模型，采用数值方法预报船舶航行性能，优化船型和推进器的设计。

按照产生阻力的物理现象分类：

Rt=Rw+Rf+Rpv即兴波阻力、摩擦阻力、粘压阻力

按照作用方向分类：

分为由兴波和漩涡引起的垂直于船体表面的压力和船体比安眠切向力作用的水质点的摩擦阻力Rt=Rf+Rp

按照流体性质分类：

兴波阻力，粘性阻力（分为粘压阻力和摩擦阻力）Rt=Rw+Rv

付汝德阻力分类：

摩擦阻力Rf，剩余阻力Rr，剩余阻力是指船体总阻力中扣除相当平板摩擦阻力所剩余部分的阻力，实质是粘压阻力和兴波阻力合并在一起。

Rt=Rf+rRr，Rr=Rw+Rpv

现象：

1、船体在运动过程中兴起波浪，改变了船体表面的压力分布情况；

2、船体运动时，由于水的粘性，在船体周围产生“边界层”，从而使船体运动过程收到粘性切应力作用，即表面产生了摩擦力。

3、船体去读骤变处，特别是较为丰满的尾部常会产生漩涡，产生漩涡的根本原因是水具有粘性，漩涡处的水压力下降，从而改变了船体表面的压力分布状况。

由于实际流体的粘性作用，即使不产生分离的情况下，因为边界层在尾部排挤厚度大，从而使船体前后部分存在压力差，因此同样存在粘压阻力。

当水流以速度u流经平板或船体时，由于水具有粘性，使船体表面处的水质点被黏附在船体表面，流速为0，距物面某一距离[6]处流速达到来流的速度值。

称在粘性租用的这一薄层水流为边界层，[6]称为边界层厚度。

在平板前端部分，水质点表现有稳定的分层流动，边界层眼板长方向增长较慢，称为层流，平板后不，水质点相互碰撞，运动方向极不规则，但其平均速度还是沿着平板防抢前进，界层厚度沿板长方向增长较快，称为紊流。

层流和紊流之间的过渡状态称为过渡流或变流，边界层内流动状态完全取决于平板的局部雷若数Rex。

层流Rex<

（3.5~5.0）*[10]5紊流Rex>

3*[10]6过渡流居中。

6、产生船舶阻力的主要原因：

水，空气的粘性，船舶曲度的变化，水的惯性。

船舶航行的环境和载体是有粘性、惯性、易流动的水，船在水中的位置移动必定导致水的位置的改变即流动，使水流动需要消耗能量，而消耗的能量以阻力的形式表现，故产生阻力的根本原因是水的粘性、惯性和易流性。

随着侵深增加，潜艇产生的兴波阻力减小，到一定深度，几乎无兴波阻力，因此潜艇几乎不受到兴波阻力。

Re=Lv/μ[谬]，称为雷洛数，表征流体惯性力与粘性力之比。

Fr=v/^（gL）称为付汝徳数，表征流体流动时迁移速度与重力加速度之比。

相应速度是指几何相似的船之间为了保持Fr相同，则它们的速度必须满足一定的对应关系。

即Vm=Vs/^（Ls/Lm）=Vs/^入。

Frude定理是指形似船在具有相同的Fr数（即相应速度）时，单位排水量兴波阻力必相等。

作用：

由此定理，在实验求得船模的兴波阻力之后，就可以得到相应速度时的实船兴波阻力。

为什么说实船与船模不能全相似？

实船和船模的雷洛数和付汝德数同时相等，就称为全相似。

Re相等：

VmLm/vm=VsLs/vs即Vm/Vs=Ls/Lm=入

Fr相等：

Vm/^（gLm）=Vs/^（gLs）即Vm/Vs=^（Lm/Ls）=1/^入

两条件同时满足，则必有Lm=Ls，且入=1，即用实船进行实验，这就不符合实验的要求了，模型试验已经失去意义了，因而不能全相似。

假定船体总阻力可以分为摩擦阻力和剩余阻力，且使用比较定律。

即Re=Rf+Rr,Rr=Rpv+Rw。

假定船体的摩擦阻力Rf等于相当平板（与船体同速度、同长度、同湿面积得平板）的摩擦阻力。

优点：

使用简单，简化计算，使结果与实际更加接近，为工程计算船体摩擦阻力提供了理论基础。

缺点：

1、应用相当平板计算时，由于存在实船与船模的尺度效应的问题，必须在实船-船模阻力换算时进行“尺度效应修正”。

2、假定忽略了船体与“光滑平板”的差别，由于实际船体表面曲度和粗糙造成的影响，也需要修正。

研究表明，船体的摩擦阻力增量的确大语相当平板的摩擦阻力，但是这种阻力增量是比较小的，其原因在于弯曲表面所引起的摩擦阻力增大与分离点后漩涡区域摩擦阻力的减小有所抵消，考虑到各种因素之间的相互抵消作用，因此Frude假定在使用上不至于发生很大误差。

平板摩擦公式：

Cf=2Rf/（[p]S[v]2），此公式由Frude假定得出。

Re<

（3~5）*[10]5

ATTCLine公式：

Cf=0.4631/Lg[Re]2.6，此公式由桑海运用对数分布规律并根据平板拖曳实验给出。

Re=[10]6~[10]9ITTC-57公式：

Cf=0.075/[LgRn-2]2,此公式为1957年ITTC上根据分析几何相似船模阻力实验结果所提出的计算公式。

层流边界层：

边界层内存在两种流动状态，在平板的前端部分，水质点表现有稳定的分层流动，边界层沿板长方向增长较慢，这种流体状态称为层流，与其对应的边界层称为层流边界层。

理想流体：

无粘度、在流动中不产生摩擦阻力Rf的流体。

相应速度：

形似船之间，为了保持Fn相同，则它们的速度必须满足一定的关系。

相当平板：

在摩阻力计算中，实船与船模的的摩擦阻力分别等于与其同速度、同长度、同表面积的光滑平板的摩擦阻力，该假定中的“光滑平板”就称为该船的“相当平板”。

摩擦系数：

定义Cf=2Rf/[p]S[v]2为摩擦阻力系数，Cf仅仅是雷洛数的函数，雷洛数相同的不同平板的Cf相同。

阻力的种类和定义：

摩擦阻力Rf：

由于水的粘性而使船体运动过程中受到的切应力所造成的阻力。

粘压阻力Rpv：

由粘性引起的船体前后压力不平衡而产生的阻力。

兴波阻力Rw：

由兴波引起的压力改变所产生的阻力。

压阻力Rw：

作用在船体表面上的压力所造成的阻力，Rp=Rpv+Rw。

粘性阻力Rv：

由于流体粘性而产生的阻力，Rv=Rf+Rpv。

剩余阻力Rr：

船体总阻力中扣除相当平板摩擦阻力所剩余的部分的阻力，Rr=Rpv+Rw。

第三章

（1）产生：

水流流经弯曲的船体时，眼船体表面的压力分布不一样，导致船体周围的水面升高或者下降，在重力和惯性力的作用下，在传后形成实际的船波。

（2）组成：

船行波由与压力点兴波图形相似的首尾两组波系所组成，其中包括下列船波：

船首压力兴波：

形成船首波系，包括船首横波和船首散波。

船尾压力兴波：

形成船尾波系，包括船尾横波和船尾散波。

（3）特点：

整个船行波可分为首尾两大波系，各由横波和散波组成；

整个传播系基本集中在凯尔文角所限定的扇形面范围内；

船首横波通常在船首柱略后为波峰，而船尾横波则在尾柱略前处由波谷开始；

整个船波系的个散波之间及散波与横波之间互不干扰；

船波随船一起前进，船波速度等于船速。

受力观点：

船体在运动过程中兴起波浪，由于波浪的产生，改变了船体表面的压力分布状况，船首与船尾的波峰波谷导致首尾流体的压力差，从而产生兴波阻力。

能量观点：

对于深水进行波，其总能W的一半W1是由已产生的波浪传过来的，另外一部分W2是生成此波的船对流体做工提供的，即W=W1+W2,这就是由能量观点提出的兴波阻力的表达式。

兴波阻力Rw与船速V得6次方成正比：

Rw={A+B*cos（2πmL/入）}[V]6。

随船速的增加，对低速船而言，兴波阻力在总阻力中所占比例很小，而对高速船来说，兴波阻力将占很大的比例。

行波阻力系数Cw=2Rw/[p]S[v]2=[C+D*cos（2πmL/入）][v/^（gL）]4,即兴波阻力与速度的4次方成正比。

（1）产生干扰的原因：

实际船体兴波存在的船首波系和船尾波系，且两波系中的横波在船尾处相遇叠加；

（2）减少干扰的措施：

降低船速，增加平行