船舶阻力復(fù)習(xí) 2013

1、1.什么是快速性？船舶快速性是在給定主機功率時，表征船舶航速高低的一種性能。2.什么叫力學(xué)相似？3.付汝德相似的條件是什么？Fr=VgL, Cw=Rw12v2s,Vm2=vs.當(dāng)兩形似船的付汝德數(shù)Fr相等時，興波阻力系數(shù)Cw必相等。4.什么是比較律？因為Rws12vs2ss=Rwm12mvm2sm,sssm=2,vs2vm2=,Rwss=Rwmm形似船在相應(yīng)速度時（或相同付汝德數(shù)Fr），單位排水量興波阻力必相等。（付汝德比較定律）5.雷諾相似的條件是什么？Re=Lvr,粘性阻力系數(shù)Cv=Rf12v2s,當(dāng)雷諾數(shù)相同時，兩形似物體粘性阻力系數(shù)Cf=Rf12sv2必相等。當(dāng)雷諾數(shù)相同時，不同平板的

2、摩擦阻力系數(shù)必相等。6.為什么說全相似不可能？全相似定律：水面船舶的總阻力系數(shù)是雷諾數(shù)和付汝德的函數(shù)，若能實船和船模的雷諾數(shù)和付汝德數(shù)同時相等，就稱為全相似，在滿足全相似的條件下，實船和船模的總阻力系數(shù)為一常數(shù)，稱為全相似定律。若付汝德數(shù)和雷諾數(shù)同時相等時，則船模和實船的長度以及運動粘性系數(shù)應(yīng)滿足vm=vsLmLs32實際上船模是在水池中進行試驗，而海水和淡水的運動粘性系數(shù)相差不大?？杉俣╲m=vs，則要滿足全相似條件，除非=1即Lm=Ls而且vs=vs，這意味著實船即船模，或?qū)嵈谠囼灣貎?nèi)進行試驗，這顯然是不現(xiàn)實的。7.簡述摩擦阻力產(chǎn)生的原因、計算方法。原因：當(dāng)水或客氣流經(jīng)平板表面時，由于流

3、體的粘性作用，在平板表面附近形成界層，雖然界層厚度很小，但界層內(nèi)流體速度的變化率很大。=vy|y=0,Rf=sds8.減小摩擦阻力的措施。減小摩擦阻力的方法：1、首先從船體設(shè)計本身考慮，低速船選取較大的排水體積長度系數(shù)L3 (或較小的L/B)從減小濕面積的觀點看是合理的，另外減少不必要的附體如呆木等，或盡量采用表面積較小的附體亦可減少摩擦阻力。2、由于船體表面的粗糙度對摩擦阻力的影響很大，因而在可能范圍內(nèi)使船體表面盡可能光滑，以期減小由表面粗糙度所增加的阻力。3、邊界層控制辦法。4、采用聚合物溶液降阻劑，就是在物體表面不斷噴注稀釋的聚合物溶液。5、船底充氣減阻。6、仿生學(xué)，在細長體表面敷貼橡皮

4、等彈性覆蓋層以降低摩擦阻力。7、美國NASA研究人員，順來流方向的微小溝槽表面能有效地降低避免的摩擦阻力。8、Rf不但與濕面積有關(guān)，而且還與流體密度成正比關(guān)系，因此某些特種船舶在航行中將船體抬出水面，使船體表面與水接觸改為與空氣接觸，減少Rf。9.何謂“相當(dāng)平板”、“相當(dāng)速度”？“相當(dāng)平板”假定認(rèn)為：實船或船模的摩擦阻力分別等于與其同速度，同長度同濕面積的光滑平板摩擦阻力?！跋鄳?yīng)速度”是指形似船之間，為了保持付汝德數(shù)Fr相等，則它們的速度必須滿足一定的對應(yīng)關(guān)系，對于船模和實船,vm=vs10.曲度對阻力的影響？船體表面彎曲度對摩擦阻力的影響：1、導(dǎo)致速度梯度和摩擦阻力增大2、由于彎曲表面易發(fā)生

5、邊界層分離以致產(chǎn)生漩渦。11.什么是尺度效應(yīng)？答：尺度效應(yīng)在應(yīng)用試驗方法研究船的快速性問題時，由于船模與實船之間的絕對尺度不同，且不能同時滿足全相似，因而引起某些力、力矩或壓力系數(shù)甚至流態(tài)等性能方面的差別，這種差別叫做尺度效應(yīng)。12.為什么說想通過改變船型來減小摩擦阻力效果不佳？答：13.粗糙度分類？答：分兩類 普遍粗糙度、局部粗糙度14.粗度補貼Cf的意義是什么？依據(jù)什么確定其大?。看穑篊f=Cfr-Cf，Cfr漆面平板摩擦阻力系數(shù)，Cf光滑平板摩擦阻力系數(shù)，當(dāng)Re進入完全粗糙階段，Cf為一常數(shù)15.粘壓阻力產(chǎn)生的原因？答：由于粘性形成邊界層，產(chǎn)生邊界層分離，在船后部形成不穩(wěn)定的渦流，與水流

6、一起被沖到后方，漩渦的產(chǎn)生是船尾部壓力下降，形成首尾壓力差產(chǎn)生的阻力。由于粘性消耗水質(zhì)點的動能形成首尾壓力差二產(chǎn)生的阻力叫粘壓阻力。16.如何考慮減小形狀阻力？答：1、注意船的后體形態(tài)，去流段長度滿足Lr4.08Am。對于低速肥大型可滿足Lr2.5Am，同時，后體收縮緩和。 2、應(yīng)避免船體曲率變化過大。在橫剖面面積曲線上，前肩切勿過于隆起，后肩切勿過于內(nèi)凹，否則兩肩部容易產(chǎn)生漩渦，增加粘性阻力。3、前體線形應(yīng)予以適當(dāng)注意，特別是低速肥大型船，其舭渦阻力是粘性阻力的重要組成部分，采用球鼻型船首有可能減少這部分阻力。17.興波及興波阻力產(chǎn)生的條件是什么？答：船舶在水面航行時，都會產(chǎn)生波浪即船舶興波

7、。船體興起的波浪分成兩類，一類是在船舶駛過之后，留在船體后方并不斷向外傳播的波浪稱為船行波；另一類是被船體興起后很快就破碎的波浪，稱為破波，并不以波浪的形式留在船后，主要發(fā)生在肥大型船舶。18.船行波的特征是什么？答：1、整個船行波分為首尾兩大波系，各有散播和橫波組成。 2、整個船波系集中在凱爾文角所限定的扇形面范圍內(nèi)。3、船首橫波通常在船首柱略后處為波峰，而船尾橫波在尾柱略前處由波谷開始。4、整個波系的各散波之間及散播與橫波之間不發(fā)生干擾。5、船首尾兩橫波在船尾部分互相混合，組成合成橫波，船行波隨船一起前進，船行波的傳播速度等于船速。19.什么是“有利干擾”“不利干擾”？答：1、若首尾橫波波

8、峰相疊或波谷相疊，則合成波的波幅增大，波能增大，興波阻力增大，這叫不利干擾 2、若首波波峰與尾波波谷疊加，則合成波波幅減小，波能減小，興波阻力減小，這叫有利干擾。20、減小興波阻力的方法有哪些？（特種船及消波措施）答：一、減小常規(guī)興波阻力的方法：1、選擇合理的船型參數(shù)，合理選取船長和棱形系數(shù)可以避免處于波阻峰值，同時選取適當(dāng)?shù)倪M流段長度以不至于發(fā)生肩波不利干擾。 2、設(shè)計良好的首尾形狀。 3、造成有利的波系干擾，最常見的是采用球鼻首尾。 4、高速排水艇安裝消波水翼，此外還有壓浪條、壓浪板。 二、應(yīng)用不同設(shè)計概念減小興波阻力：1、雙體船和多體船設(shè)計概念 2、將船體抬出水面 3、船體下潛4、復(fù)合設(shè)

9、計21.破波阻力的概念：對于航速較低的肥大型船，在船模試驗，特別是實船航行中在船首附近很容易觀察到波浪現(xiàn)象，使阻力有所增加，這部分增加的阻力，稱為破波阻力。破波阻力本質(zhì)上是一種興波阻力，但不能由波形測量得到，卻可以從尾流測量中得到。22.附體阻力主要是什么阻力？附體阻力的主要成分是摩擦阻力和粘壓阻力。23.什么是洶濤阻力？其影響因素是什么?船舶在風(fēng)浪中航行時的阻力將較在靜水時為大，所增加的阻力稱為波浪中的阻力增值或洶濤阻力。與風(fēng)浪大小，方向及船型，航速等因素有關(guān)。24.什么是船舶的失速及功率儲備？失速：由于波浪增值的存在，如保持靜水中的相同功率時，航速必然有所下降，這種航速的減少稱為速度損失或

10、失速。儲備功率考慮到波浪中的阻力增值，如要維持靜水中相同的航速，則必須較靜水功率有所增加，所增加的功率稱為儲備功率。25.熟悉傅汝德的換算方法：傅汝德假定：假定船體總阻力可以分獨立的兩部分。一為摩擦阻力Rf，只與雷諾數(shù)有關(guān)，且適用比較定律。假定船體的摩擦阻力等于同速度，同長度，同濕面積的平板摩擦阻力。因此，可以用平板摩擦阻力公式計算船體的摩擦阻力。通常稱為相當(dāng)平板假定。傅汝德法的換算關(guān)系 26什么是三因次換算方法？k=CpvCf,Ctm=1+kCfm+Cwm29穿行變化的方法有哪兩種？一仿射變化，將船體表面上各對應(yīng)坐標(biāo)分別按一定比例放大或縮小，從而得到不同系列的船模。另一種是改變線型特征的方式

11、。30什么是仿射變化？有哪些特點？ 參看2931.簡述船長對阻力的影響排水量長度系數(shù)0.01L3大 表示船體肥而短，該系數(shù)小，表示船體瘦長。由船長變化，討論該系數(shù)的影響。（1）對摩擦阻力的影響 濕面積s=Csl，在參數(shù)Cm，Cp和B/T不變的情況下，Cs近似為常數(shù)，因此可認(rèn)為在排水量一定時，S與L（1/2）成正比關(guān)系，所以船長L增大，濕面積增大，而一般說來船長增大時Re增大所引起的Rf系數(shù)Cf減小是極微的，所以增大船長使摩擦阻力增大。 （2） 對剩余阻力的影響 排水量一定時，船長L增大，必定要求B,T同時減小，因而L/B增大 ，所以船型變得瘦長，使粘壓阻力下降，另一方面船寬B吃水T減小，將使興

12、波阻力下降。 （3）對總阻力的影響 L增大對Rf和Rr產(chǎn)生相反的影響，對于不同航速的船舶而言，Rf和Rr占總阻力的比重是不同的，因而船長對總阻力的影響也將是不同的。 對低速船：Rf可達總阻力的70%以上，而Rr所占比例較小，排水量不變，增大船上，Rr減小甚微而Rf增大很多，所以總阻力增大。對高速船：當(dāng)航速Vs一定時，如果船長較短，Rr很大，則增大船長，Rr下降明顯，Rr的減小值大于Rf的增加值，因而總阻力減小相當(dāng)顯著。隨著船長繼續(xù)增加，則Rr的下降漸趨緩慢?？傋枇Φ臏p小趨勢減小，直至出現(xiàn)對應(yīng)于總阻力最低點的最佳船長。如果進一步增加船長。則總阻力反而增大。32簡述菱形系數(shù)的影響。 （1）對摩擦阻

13、力的影響。 當(dāng)船的排水量和船長不變時，由于改變菱形系數(shù)所引起的船型變化對船體濕表面影響不大，一般認(rèn)為Cp對摩擦阻力的影響可以不予考慮。（2）對剩余阻力 低速時，由于興波阻力極小，因而菱形系數(shù)對阻力的影響甚微。中速時，船的興波作用主要是在船首尾兩端，如果Cp較小，船首尾端部比較尖瘦，因而水壓力在運動方向的分量較小，阻力亦小，所以設(shè)計時，選擇較小的Cp值有利。高速時，整個船體均產(chǎn)生較大的興波作用，若排水體積沿船長分布比較均勻，則有利于緩和興波作用，因此取適當(dāng)大的Cp值，其剩余阻力反而較小。同時其首波峰位置將隨航速提高而后移至橫剖面面積曲線轉(zhuǎn)折點，此時取適當(dāng)?shù)腃p值有利于減小水壓，使阻力下降。33.

14、簡述橫剖面面積曲線的影響 根據(jù)泰洛試驗結(jié)果知，Cm在0.701.10很大的范圍內(nèi)的變化，不但對濕面積影響不大，即對摩擦阻力影響不大，而且其對剩余阻力的影響也甚微，認(rèn)為Cm對阻力的影響并不重要。34.方尾的阻力特點。優(yōu)點：尾部縱剖面線坡度緩和近于直線，這樣可使水流大致沿縱剖線方向流動，減少高速水流的扭轉(zhuǎn)和彎曲程度，從而減少能量損失改善阻力性能，更重要的是，高速水流沿著方尾邊緣一直延伸到尾后相當(dāng)距離處，其作用相當(dāng)于增加了船體的有效長度，從而，有利于減少剩余阻力，方尾的這種作用通常稱為虛長度作用。此外，由于方尾的尾部排水體積大，可減少航行過程中的尾傾現(xiàn)象，從而使尾部產(chǎn)生“雞尾流”波浪情況得到改善。3

15、5.球鼻首的減阻機理 （1）減小興波阻力。對于Fr在0.270.34之間的中高速船，安裝球鼻首可以降低興波阻力。 （2）減小舭渦阻力。對于航速在Fr=0.20以下的肥大型船，加裝球鼻船首后減少阻力的原因是：滿載時主要是減小首部舭渦，壓載時主要是減小破波阻力。肥大船在航行時常常會產(chǎn)生埋首現(xiàn)象。這是由于船首底部發(fā)生大量漩渦，其結(jié)果消耗能量，增大阻力。當(dāng)肥大型船安裝球鼻船首后，可使水流近于徑向?qū)ΨQ流動，船首底部不產(chǎn)生漩渦運動，從而達到降低阻力和減小埋首現(xiàn)象的目的。 （3）減小破波阻力。對于一些低速肥大型船，如采用球鼻船首，在壓載狀態(tài)下，在低速時，其阻力較普通船首高，而在較高速時，確能顯示較大的減阻效

16、果。36.為什么要有近似計算，其特點是什么？ 在船舶設(shè)計過程中，特別是在方案設(shè)計的初期階段，由于船舶殘型尚未確定，因而還不能應(yīng)用船模試驗和其他方法來確定阻力，只能用近似方法進行估算。若根據(jù)估算方法的資料來源進行分類，則可分為船模系列資料估算法，經(jīng)驗公式估算法和母型船數(shù)據(jù)估算法。37.泰洛法的具體方法（taylor） （1）計算設(shè)計船的船型參數(shù)值 參數(shù)值有：B/T，Cp，/（L的3次方）和Fr （2）求濕面積系數(shù)Cs的值 （3）計算摩擦阻力系數(shù)Cf的值 （4）求剩余阻力系數(shù)Cr值 （5）計算總阻力Rts和有效功率Pe38.愛爾法的計算方法 (1)由設(shè)計船舶的Fr和V/L及L/3值在愛爾法標(biāo)準(zhǔn)船型

17、的系數(shù)Co值圖中曲線上查得相應(yīng)的Co值。 （2）根據(jù)Fr和V/L由表標(biāo)準(zhǔn)方形系數(shù)Cbc及標(biāo)準(zhǔn)浮心縱向位置查得相應(yīng)的Cbc和Xc。 （3）對實船進行修正。39.什么是海軍系數(shù)法，其含義是什么/要求母型船與設(shè)計船的主尺度比，船型系數(shù)，型線的形狀以及相應(yīng)的系數(shù)應(yīng)比較接近。Pe=23CeV340.簡述潛水對阻力的影響。淺水對粘性阻力的影響主要由于船體周圍的流場及興波情況發(fā)生變化所引起。淺水對粘性阻力的影響：回流速度增大/航態(tài)變化：由于船底流速增加，壓力降低，從而使船體下沉，吃水增加，由于船底和河床邊界層厚度均自船首向船尾逐漸增加，因而船尾與河床的間隙較船首處小，流速更加增大，壓力降低更甚，船尾下沉較船

18、首大，產(chǎn)生尾傾/首先由于淺水船周圍的流速比深水船為大，且其舷側(cè)濕面積因船體下沉而有所增加，所以必然使摩擦阻力增大。其次，因淺水中回流速度增加，即水流與船體的相對速度有明顯增大，壓力下降亦大，所以壓力梯度增大，同時船尾與河床間隙小，易產(chǎn)生渦旋，所以粘壓阻力隨之增加。淺水對興波阻力的影響：41.什么事回流速度當(dāng)流體流經(jīng)船體時，由于船體曲率的影響，出首尾兩端以外，船體周圍的水的流速將比來流速度有所增加，設(shè)其平均增量為V，由于V與船速相反，所以稱為回流速度。42.淺水影響的3個階段是怎么劃分的?各階段的運動特點及阻力特點。（1）亞臨界速度區(qū)Frh<1.(2)臨界速度區(qū)：Frh1，(3)超臨界速度區(qū).Frh>143.熟悉徐立丁計算方法44.高速船的種類及航態(tài)。（1）單體高速:包括高速排水性艇和滑行艇（2）按水翼相對于水面情況不同而分為全浸式水翼艇和表面割式水翼艇。（3）氣墊船：包括全浮式氣墊船和側(cè)壁式氣墊船。（4）多體船：小水線面雙體船。45.高速排水型船的艇型及阻力特性（1）整個