船舶阻力第一章

《船舶阻力與推進(jìn)》-------船舶阻力部分第一章緒論

§1.1船舶快速性及研究方法

一、船舶快速性

1、定義：

船舶快速性是研究船舶盡可能消耗較小的機(jī)器功率以維持一定航行速度的能力的科學(xué)。

船舶快速性是在給定主機(jī)功率時(shí)，表征船舶航行速度快慢的一種性能。

船舶性能：

{浮性、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、耐波性、操縱性}

2、船舶快速性研究所包含的兩部分內(nèi)容（1）船舶阻力：研究船體在運(yùn)動(dòng)過程中所受到的各

種阻力問題。（2）船舶推進(jìn)：研究克服船體阻力的推進(jìn)器及其與

船體間的相互干擾及船、機(jī)、槳的

匹配問題。

1、各種阻力成因與性質(zhì)

2、阻力隨航速、船型及外界條件變化規(guī)律

3、減阻方法

4、優(yōu)良船型

5、阻力估算二、船舶阻力課程內(nèi)容和任務(wù)1

、理論方法2

、試驗(yàn)方法船模試驗(yàn)和實(shí)船試驗(yàn)3

、數(shù)值仿真CFDSTARCD、FLOW-3D、CFX、FLUENT三、研究方法§1.1船舶快速性及研究方法§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線一、阻力劃分裸船體阻力船體阻力

靜水水阻力附體阻力船舶阻力洶濤阻力附加阻力

空氣阻力二、船體阻力的成因及分類1、船體阻力的成因

波浪興波阻力

現(xiàn)象摩擦阻力

邊界層（粘性）旋渦（曲度驟變處）粘壓阻力

（旋渦阻力）靜水阻力

興波阻力：由興波引起的壓力分布改變所產(chǎn)生的阻力。

摩擦阻力：由于水存在粘性在船體周圍形成邊界層，使船體運(yùn)動(dòng)過程中受到粘性切應(yīng)力作用，表現(xiàn)為船體表面產(chǎn)生了摩擦力，其在運(yùn)動(dòng)方向的合力為摩擦阻力。粘壓阻力：由于水的粘性和船體曲度變化，會(huì)產(chǎn)生旋渦、邊界層等情況改變了沿船體表面壓力分布，引起船體前后壓力不平衡而產(chǎn)生的阻力為粘壓阻力?！?.2船舶阻力的分類及阻力曲線按成因分：

按流體作用力方向分：

壓力（興波、旋渦）切向力（摩擦）合力：按流體性質(zhì)分：其中：

2、船體阻力分類§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線

3、阻力關(guān)系：

摩擦阻力

船體阻力

4、各部分所占船體阻力比重

壓阻力粘壓阻力興波阻力粘性阻力§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線三、阻力曲線和有效功率曲線

1、影響阻力主要因素

航速船型外界條件2、阻力曲線

3、有效功率

有效功率曲線較之阻力曲線為的高一次函數(shù)曲線§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線四、速度參數(shù)的表達(dá)

無量綱參數(shù)傅汝德數(shù)

速長比

雷諾數(shù)

—運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)（米2/秒）§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線

§1.3阻力相似定律一、粘性阻力相似定律——雷諾定律

取

為基本量定律：

粘性阻力系數(shù)

根據(jù)定律

1.對于一定形狀的物體，粘性阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)相同時(shí)，則粘性阻力系數(shù)必相同；

（深水、平板、順平面運(yùn)動(dòng)）

2.平板摩擦阻力系數(shù)

僅僅是雷諾數(shù)的函數(shù)，當(dāng)雷諾數(shù)相同時(shí)，摩擦阻力系數(shù)必相同。雷諾定律

§1.3阻力相似定律

二、興波阻力相似定律——傅汝德定律

取

為基本量

定律：

興波阻力系數(shù)

傅汝德數(shù)根據(jù)定律

§1.3阻力相似定律對于給定船形的興波阻力系數(shù)僅是與傅汝德數(shù)

有關(guān)，當(dāng)兩船傅汝德數(shù)相等時(shí)，興波阻力系數(shù)

必相等。

2、傅汝德比較定律形似船在相應(yīng)速度時(shí)（或相同F(xiàn)r時(shí)）單位排水量興波阻力必相等。

因?yàn)椋合鄳?yīng)速度

1、傅汝德定律§1.3阻力相似定律由傅汝德定律

因?yàn)椋?/p>

形似船相應(yīng)速度

§1.3阻力相似定律

三、船體總阻力相似定律——全相似定律

取

為基本量定律：

總阻力系數(shù)

§1.3阻力相似定律根據(jù)定律

水面船總阻力系數(shù)是雷諾數(shù)和傅汝德數(shù)的函數(shù)，諾能使實(shí)船與船模的和

同時(shí)相等——全相似（形似船）

全相似定律

滿足全相似條件，實(shí)船與船模的總阻力系數(shù)為一常數(shù)§1.3阻力相似定律一、實(shí)現(xiàn)全相似的條件

和

同時(shí)相等，則必有：

（1）若假定縮尺比

則

——不可能船模通常在水池中試驗(yàn)，一般可認(rèn)為

要滿足公式（1），則必須

意味著需用實(shí)船大小的模型進(jìn)行試驗(yàn)

——不切實(shí)際§1.4傅汝德假定*全相似難以實(shí)現(xiàn)*通常情況下，船模試驗(yàn)連單一的雷諾數(shù)相等也不可能實(shí)現(xiàn)。二、傅汝德假定1、總阻力可分為獨(dú)立的二部分，一為

僅與

有關(guān)；另一為

與

合并后的剩余阻力，僅與

有關(guān)，且適用比較定律。

2、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?！桨寮俣ā?.4傅汝德假定作用：如果滿足傅汝德數(shù)相等組織船模試驗(yàn)，同時(shí)運(yùn)用傅汝德假定，可以將實(shí)驗(yàn)結(jié)果換算得到實(shí)船在相應(yīng)速度時(shí)的阻力。

實(shí)船阻力：

比較定律

船模剩余阻力

——傅汝德?lián)Q算關(guān)系§1