武漢理工大學船舶靜力學

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目錄第一章：

1、船舶阻力與快速性的關系

2、船舶阻力研究的內(nèi)容和目的是什么？有哪些研究方法？3、船舶阻力分類方法、優(yōu)缺點

4、船舶周邊流場的主要物理現(xiàn)象是什么？對阻力有哪些影響？5、邊界層的特點：（定義、成因、狀態(tài)）6、產(chǎn)生船舶阻力的主要原因

7、潛艇和水面船舶所受到的阻力有哪些區(qū)別？8、什么是Re，F(xiàn)r和相應速度？9、什么是Frude定理？有何作用？10、什么是全相像？

11、Frude假定的內(nèi)容是什么？有什么優(yōu)缺點？12、船舶表面彎曲對摩擦阻力產(chǎn)生形狀效應，為何船的摩擦阻力仍可以用相當平板公式計算？

13、Frude的平板摩擦阻力公式、ATTCLine、ITTC-57公式是什么？根據(jù)什么得出？

14、名詞解釋：層流邊界層、理想流體、相應速度、相當平板、摩擦系數(shù)、阻力的種類和定義第三章：

1、波浪是如何產(chǎn)生的？其組成及特點？2、興波阻力產(chǎn)生的原因是什么？

3、興波阻力與船航速的關系？行波阻力系數(shù)隨速度的變化規(guī)律是什么？

4、船波產(chǎn)生干擾的原因是什么？如何減少干擾？有利干擾和無利干擾？避免干擾措施？

5、興波阻力的確定方法有哪些？6、球鼻首降低興波阻力的原因7、減小興波阻力的措施與原理8、減小摩擦阻力的方法第四章：

1、附加阻力有哪幾類？各有什么特性？第五章：

1、阻力試驗的目的？條件？為什么？2、船模試驗數(shù)據(jù)如何換算至實船？

3、船模阻力的表達式的作用？有哪幾種？

4、為何幾何相像船與船模速度相應時，k值相等？第七章：

1、研究船型對阻力的影響為何要劃分速度級？如何劃分？2、船舶不同參數(shù)對船舶阻力的影響3、熟悉Toylor系列船舶的組成和應用

4、排水量長度系數(shù)[正三角]/([L/100]3)對阻力的影響？設計時選取船長的原則是什么？

5、B/T對阻力有何影響

6平行中體對阻力有何影響？選取原則？

7.球鼻首作用？機理？主要參數(shù)？

8、肥瘦兩船排水量一樣，高速航行/低速航行哪個馬力大？

第一章

1、船舶阻力與快速性的關系

船舶阻力是船舶在航行過程中收到流體（水或空氣）阻止它前進的力，是與船體運動相反的作用力。

船舶快速性是研究船舶盡可能消耗較小功率從而維持一定航速的能力。因此快速性的優(yōu)劣與阻力性能、推進效率等有關系。Pe=RV。因此在主機功率一定的條件下，阻力越大航速越低。

MPH(Pm)=RV/(75[Ns][N0])=RV/(75N)

2、船舶阻力研究的內(nèi)容和目的是什么？有哪些研究方法？內(nèi)容：1、船舶以一定速度在水中直線航行時所遭遇的各種阻力的成因及其性質(zhì)；2、阻力隨航速、船型和外界條件的變化規(guī)律；

3、研究減小阻力的方法，尋求設計低阻力的優(yōu)良船型；

4、如何較為確鑿地估算船舶阻力，為設計推進器（螺旋槳）和決定主機功率提供依據(jù)。

目的：盡可能消耗較小的功率以維持一定的航速，確鑿估算阻力大小，為設計船選擇適合的主機，為螺旋槳設計提供依據(jù)，進而預報航速、并尋求最小阻力Rmin的船型。

研究方法：1、理論研究方法：應用流體力學的理論，通過對問題的觀測，調(diào)查，思考，分析，抓住問題的核心與關鍵，提出思路和措施。

2、試驗方法：包括船模試驗和實船試驗，船模試驗是根據(jù)對問題本身的理性認識依照相像理論在試驗池中試驗，以獲問題的定性與定量的解決。實船試驗是鑒定船舶快速性是否達到設計要求，并最終驗證理論研究成果的確鑿性。

3、數(shù)值模擬：根據(jù)數(shù)學模型，采用數(shù)值方法預報船舶航行性能，優(yōu)化船型和推進器的設計。

3、船舶阻力分類方法、優(yōu)缺點

依照產(chǎn)生阻力的物理現(xiàn)象分類：Rt=Rw+Rf+Rpv即興波阻力、摩擦阻力、粘壓阻力

依照作用方向分類：分為由興波和漩渦引起的垂直于船體表面的壓力和船體比安眠切向力作用的水質(zhì)點的摩擦阻力Rt=Rf+Rp依照流體性質(zhì)分類：興波阻力，粘性阻力（分為粘壓阻力和摩擦阻力）Rt=Rw+Rv付汝德阻力分類：摩擦阻力Rf，剩余阻力Rr，剩余阻力是指船體總阻力中扣除相當平板摩擦阻力所剩余部分的阻力，實質(zhì)是粘壓阻力和興波阻力合并在一起。Rt=Rf+rRr，Rr=Rw+Rpv

4、船舶周邊流場的主要物理現(xiàn)象是什么？對阻力有哪些影響？

現(xiàn)象：1、船體在運動過程中興起波浪，改變了船體表面的壓力分布狀況；2、船體運動時，由于水的粘性，在船體周邊產(chǎn)生“邊界層〞，從而使船體運動過程收到粘性切應力作用，即表面產(chǎn)生了摩擦力。

3、船體去讀驟變處，特別是較為飽滿的尾部常會產(chǎn)生漩渦，產(chǎn)生漩渦的根本原因是水具有粘性，漩渦處的水壓力下降，從而改變了船體表面的壓力分布狀況。

由于實際流體的粘性作用，即使不產(chǎn)生分開的狀況下，由于邊界層在尾部排擠厚度大，從而使船體前后部分存在壓力差，因此同樣存在粘壓阻力。

5、邊界層的特點：（定義、成因、狀態(tài)）當水流以速度u流經(jīng)平板或船體時，由于水具有粘性，使船體表面處的水質(zhì)點被黏附在船體表面，流速為0，距物面某一距離[6]處流速達到來流的速度值。稱在粘性租用的這一薄層水流為邊界層，[6]稱為邊界層厚度。在平板前端部分，水質(zhì)點表現(xiàn)有穩(wěn)定的分層滾動，邊界層眼板長方向增長較慢，稱為層流，平板后不，水質(zhì)點相互碰撞，運動方向極不規(guī)則，但其平均速度還是沿著平板防搶前進，界層厚度沿板長方向增長較快，稱為紊流。層流和紊流之間的過渡狀態(tài)稱為過渡流或變流，邊界層內(nèi)滾動狀態(tài)完全取決于平板的局部雷若數(shù)Rex。層流Rex3*[10]6過渡流居中。

6、產(chǎn)生船舶阻力的主要原因：水，空氣的粘性，船舶曲度的變化，水的慣性。船舶航行的環(huán)境和載體是有粘性、慣性、易滾動的水，船在水中的位置移動必定導致水的位置的改變即滾動，使水滾動需要消耗能量，而消耗的能量以阻力的形式表現(xiàn)，故產(chǎn)生阻力的根本原因是水的粘性、慣性和易流性。

7、潛艇和水面船舶所受到的阻力有哪些區(qū)別？

隨著侵深增加，潛艇產(chǎn)生的興波阻力減小，到一定深度，幾乎無興波阻力，因此潛艇幾乎不受到興波阻力。

8、什么是Re，F(xiàn)r和相應速度？

Re=Lv/μ[謬]，稱為雷洛數(shù)，表征流體慣性力與粘性力之比。Fr=v/^(gL)稱為付汝徳數(shù)，表征流體滾動時遷移速度與重力加速度之比。相應速度是指幾何相像的船之間為了保持Fr一致，則它們的速度必需滿足一定的對應關系。即Vm=Vs/^(Ls/Lm)=Vs/^入。

9、什么是Frude定理？有何作用？

Frude定理是指形似船在具有一致的Fr數(shù)（即相應速度）時，單位排水量興波阻力必相等。作用：由此定理，在試驗求得船模的興波阻力之后，就可以得到相應速度時的實船興波阻力。

10、什么是全相像？

為什么說實船與船模不能全相像？實船和船模的雷洛數(shù)和付汝德數(shù)同時相等，就稱為全相像。

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

兩條件同時滿足，則必有Lm=Ls，且入=1，即用實船進行試驗，這就不符合試驗的要求了，模型試驗已經(jīng)失去意義了，因而不能全相像。

11、Frude假定的內(nèi)容是什么？有什么優(yōu)缺點？

內(nèi)容：假定船體總阻力可以分為摩擦阻力和剩余阻力，且使用比較定律。即Re=Rf+Rr,Rr=Rpv+Rw。假定船體的摩擦阻力Rf等于相當平板（與船體同速度、同長度、同濕面積得平板）的摩擦阻力。

優(yōu)點：使用簡單，簡化計算，使結果與實際更加接近，為工程計算船體摩擦阻力提供了理論基礎。

缺點：1、應用相當平板計算時，由于存在實船與船模的尺度效應的問題，必需在實船-船模阻力換算時進行“尺度效應修正〞。

2、假定忽略了船體與“光滑平板〞的區(qū)別，由于實際船體表面曲度和粗糙造成的影響，也需要修正。

12、船舶表面彎曲對摩擦阻力產(chǎn)生形狀效應，為何船的摩擦阻力仍可以用相當平板公式計算？研究說明，船體的摩擦阻力增量的確大語相當平板的摩擦阻力，但是這種阻力增量是比較小的，其原因在于彎曲