船舶原理下冊(cè)復(fù)習(xí)

-jrx匕梢圓的面枳稱為螺旋槳的盤面積，以&表示：4=一4什么是理想推進(jìn)器理論：1推進(jìn)器為一軸向尺度趨于零、水可自由通過的盤，此盤可以撥水向后，稱為鼓動(dòng)盤（具有吸收外來功率并退水向后的功能）；2水流速度和壓力在盤面上分布均勻；3水為不可壓縮的理想流體。理想螺旋槳理論：利用螺旋槳旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來吸收主機(jī)功率的。因而除了產(chǎn)生軸向誘導(dǎo)速度,還會(huì)有周向誘導(dǎo)速度，忽略離心力以及尾流收縮影響，假定周向誘導(dǎo)速度在槳盤緊后方至遠(yuǎn)方保持不變。提高螺旋槳的效率：增加槳的直徑。為什么理想螺旋槳效率小于理想推進(jìn)器效率：具有周向誘導(dǎo)速度引起尾流旋轉(zhuǎn)，相對(duì)于理想推進(jìn)器而言損失了更多能量，因此理想螺旋槳效率低于理想推進(jìn)器效率。進(jìn)速系數(shù)J的變化對(duì)螺旋槳性能的影響：當(dāng)進(jìn)速系數(shù)J=0時(shí)，由J=^=導(dǎo)可知，即螺旋槳只旋轉(zhuǎn)而不前進(jìn)，推力和轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值：當(dāng)轉(zhuǎn)速保持不變，隨著J的增加，攻角減小，推力與轉(zhuǎn)矩也減??；如J增大到某一值時(shí)，螺旋槳不遭受旋轉(zhuǎn)阻力，此時(shí)螺旋槳產(chǎn)生負(fù)推力。滑脫：螺距P和進(jìn)程hp之差（P-hp）；滑脫比：滑脫與螺距的比值以S表示：P-hD hD VAs=——=1-^=1--^P P Pn螺旋槳敞水試驗(yàn)的條件：①進(jìn)速系數(shù)相等②雷諾數(shù)大于3.0X10T理想雷諾數(shù)Re=3xlO5伴流：船在水中以某一速度V向前航行時(shí)，附近的水受到船體的影響而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，其表現(xiàn)為船體周圍伴隨著一股水流，這股水流稱為伴流或跡流。伴流分?jǐn)?shù)：伴流的大小通常用伴流速度u對(duì)船速V的比值刃來表示，刃稱為伴流分?jǐn)?shù)或泰洛伴流分?jǐn)?shù)，即：刃=E=WVV測(cè)量實(shí)效伴流的方法：等推力法：使螺旋槳在船后與敞水中于同一轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)生相同的推力；等轉(zhuǎn)矩法：用船模自航試驗(yàn)或?qū)嵈瑢?shí)驗(yàn)來測(cè)定。伴流不均勻性的影響（等推力法）：1平均實(shí)效伴流速度u,據(jù)此可以建立螺旋槳進(jìn)速Va與船速V之間的關(guān)系，即VA=V-u,如以伴流分?jǐn)?shù)刃來表示V 八）；2伴流不均勻性的影響，即相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率〃R，據(jù)此可以建立敞水螺旋槳和船后螺旋槳轉(zhuǎn)矩（或效率）之間的關(guān)系。T_Tt_r推力減額分?jǐn)?shù)：推力減額的大小t=^=——7TT空泡：螺旋槳在水中工作時(shí)，槳葉的葉背壓力降低形成吸力面，若某處的壓力降至臨界值以下時(shí)，導(dǎo)致爆發(fā)式的汽化，水汽通過界面，進(jìn)入氣核并使之膨脹，形成氣泡，稱為空泡。判斷空泡是否發(fā)生的準(zhǔn)則：當(dāng)￡2。時(shí)有空泡，當(dāng)EVb時(shí)無空泡。減壓系數(shù)￡：只與該處流速*對(duì)來流速度％的比值有關(guān)?？张輸?shù)b：與來流速度％、水汽壓力W以及靜壓力po有關(guān)。剝蝕現(xiàn)象：由于空泡在C點(diǎn)下沿潰滅產(chǎn)生內(nèi)爆，這種內(nèi)爆之沖擊力反復(fù)集中在一點(diǎn)，可使葉表面材料被剝蝕而損壞，稱為剝蝕現(xiàn)象?？张莠F(xiàn)象的兩個(gè)階段：第一階段：空泡區(qū)域是局部的，對(duì)葉切面的水動(dòng)力性能不發(fā)生明顯影響，但可能在葉表面產(chǎn)生剝蝕：第二階段：空泡區(qū)域以被拖到隨邊之外，通常對(duì)葉表面無剝蝕作用，但影響葉切面的水動(dòng)力性能?？张蓊愋吞卣鳎?渦空泡：出現(xiàn)在葉梢和轂部，對(duì)螺旋槳的水動(dòng)力性能沒有影響，對(duì)材料的剝蝕也沒有什么威脅。此外，此空泡往往使螺旋槳的噪聲明顯增大；2泡狀空泡：產(chǎn)生在葉背上切面最大厚度處，葉切面的攻角較小，導(dǎo)邊未出現(xiàn)負(fù)壓峰，壓力最低處大致在最大厚度附近。這種空泡對(duì)螺旋槳的性能影響不大，但對(duì)槳葉材料剝蝕作用：3片狀空泡：（超空泡流;動(dòng)1出現(xiàn)在槳葉外半徑比分導(dǎo)邊附近，呈膜片狀，在攻角較大時(shí)最易I局部空泡2產(chǎn)生這類空泡。影響螺旋槳的性能而無剝蝕作用，對(duì)螺旋槳有剝蝕作用；4云霧狀空泡：螺旋槳在不均勻流場(chǎng)中工作時(shí)，槳葉切面的工作狀態(tài)發(fā)生周期性變化。使空泡周期性地產(chǎn)生消失，對(duì)螺旋槳材料的剝蝕最為嚴(yán)重。延緩螺旋槳空泡發(fā)生的措施：1）從降低最大減壓系數(shù)女心著手：1增加螺旋槳的盤面積，以降低單位面積上的平均推力，使葉背上g值下降；2采用弓形切面或壓力分布較均勻的其他切面形式；3減小葉根附近切面的螺距； 2）從提高螺旋槳的空泡數(shù)b著手：1在條件許可的情況下，盡量增加螺旋槳的浸沒深度，以增大空泡數(shù)b,2減小螺旋槳轉(zhuǎn)速，即盡可能選用低轉(zhuǎn)速的主機(jī)。此外，提高槳葉的加工精度，使表面光滑平整以避免水流的局部突變；改善船尾部分的形狀與正確安裝槳軸位置可減小斜流以及伴流不均勻性的影響。 針對(duì)軍艦作如下處理：1允許槳葉上有部分空泡存在，在使用過程中根據(jù)其剝蝕情況予以調(diào)換；2速度再高時(shí)，干脆設(shè)法促使其在第二階段空泡狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，即所謂全空泡（或稱超空泡）螺旋槳的設(shè)計(jì)問題?？张菰囼?yàn)條件和裝置：進(jìn)速系數(shù)相等+空泡數(shù)相等裝置：空泡試驗(yàn)筒（簡(jiǎn)稱空泡水筒）。計(jì)算題：Pdb=7R（7中機(jī)型船0.97；尾機(jī)型船0.98）有減速裝置時(shí)Pdb=（〃g取°?96）推進(jìn)系數(shù)P.C=PE/PS 推進(jìn)效率％二Pe/Pdb 主機(jī)發(fā)出的功率Ps，有效功率PePDB=汽*船后螺旋槳在收到功率Pdb推功率斗=碧船后螺旋槳的效率〃B二Pt_mmQ。一如

Pdb2加Qb2gQB，0，R，RPDB

船后螺旋槳的效率〃B二船身效率〃H=船身效率〃H=1-t1-69有效馬力Pe綜上，推進(jìn)系數(shù)= =FS FD0FDBFS24.證明題ch,段圓環(huán)面枳M吸收的功率為以?坦，它消耗于三部分：完成有效功dTM，水流軸向運(yùn)動(dòng)所耗損的動(dòng)能idinu;和水流軸向運(yùn)動(dòng)所耗損的動(dòng)能-dinu;,因此：萌曲=（0乂2 2+-chmr+-dintr(1)Utax2 2Utax將dFx=dinut帶入（1）式并整理得：二=——匚（2）,若將盤面處，遠(yuǎn)前方及遠(yuǎn)%沽后方三項(xiàng)的水流速度作成如圖所示的速度三角形，則根據(jù)（2）式可知，由矢量（"a+i、）、（血?1如）和Vr組成的直角三角形與utffun組成的直角三角形相似，從而得到結(jié)論：誘導(dǎo)速度lln垂直于合速Vr。本題完結(jié)。船舶快速性就是對(duì)一定的船舶在給定主機(jī)功率時(shí)，能達(dá)到的航速較高者，謂之快速性好，反之則差船舶阻力的成因包括興波，水的粘性，漩渦船舶阻力按物理現(xiàn)象分類可分為：興波阻力，粘壓阻力，摩擦阻力按流體性質(zhì)可以分為粘性阻力和興波阻力，粘性阻力只在粘性流體中出現(xiàn)，興波阻力在理想流體中也存在。按傅汝德可分為摩擦阻力和剩余阻力。DI*/Fr-R--Rg5/v改-有&-瓦雷諾定律：對(duì)一定形狀的物體，粘性阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)相關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)相同時(shí)，兩形似物體的雷諾數(shù)必相等。傅汝德定律:對(duì)于給定船型的興波阻力系數(shù)僅是傅汝德數(shù)的函數(shù)，當(dāng)兩形似船的Fr相等時(shí)，興波阻力系數(shù)必相等。傅汝德比較定律，形似船在相應(yīng)速度時(shí)，單位排水量的興波阻力必相等。當(dāng)Fr和Re全部相等時(shí)為全相似。理想流體的雷諾數(shù)為無窮大，邊界層厚度為零。相當(dāng)平板假定認(rèn)為，實(shí)船或船模的摩擦阻力分別等于與其同速度、同長(zhǎng)度、同濕面積的光滑平板摩擦阻力。應(yīng)用相當(dāng)平板假定計(jì)算船體摩擦阻力時(shí)，必須注意到船模和實(shí)船之間的尺度效應(yīng)問題。Rp=（心+應(yīng)於）*0.5伊2$補(bǔ)貼系數(shù)取0.0004污底：船舶在運(yùn)營(yíng)過程中，船體水下部分因長(zhǎng)期浸泡在水中，除鋼板被腐蝕外，海水中的生物將附著在船底生長(zhǎng)，大大增加船體表面粗糙度，導(dǎo)致阻力增大，稱為污底。減小污底的措施可以涂防銹漆，再涂防污漆。還可將海船在淡水港內(nèi)停泊數(shù)口。減小摩擦阻力的方法：1.減小船體濕表面積2、使船體表面更加光滑3、采用聚合物溶液降阻劑4、采用船體充氣減阻的方法。5、利用仿生學(xué)原理，貼橡皮等彈性覆蓋層6、順來流方向粘貼微小溝槽。7、將船體抬離水面。粘壓阻力產(chǎn)生的原因是由于粘性作用和物體后部的縱向壓力梯度。降低粘性阻力的方法1、后體形狀收縮要緩和2、避免船體曲率變化過大3、適當(dāng)注意前體形狀。船行波的形成，水流流經(jīng)彎曲的船體時(shí)，沿船體表面的壓力不一樣，導(dǎo)致船體周圍的水面升高或下降，在重力和慣性的作用下，在船后形成實(shí)際的船波。凱爾文波系是一個(gè)壓力點(diǎn)在水面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的波系，一為橫波，一為散波。橫波與散波相交處成尖角，尖角線與運(yùn)動(dòng)方向夾角為19度28分。稱為凱爾文角由于實(shí)際船體存在船首波系和船尾波系，且兩波系中的橫波在船尾處相遇而疊加，這種現(xiàn)象稱為興波干擾。船首橫波的第一個(gè)波峰和船尾橫波的第一個(gè)波峰之間的距離稱為興波長(zhǎng)度。判斷興波干擾結(jié)果的公式：血或+Gn為整數(shù)，q為分?jǐn)?shù)當(dāng)q=0時(shí)，不利干擾q=0.5時(shí)，有利干擾q為其他分?jǐn)?shù)，一般干擾興波阻力與波高的平方和波寬成正比關(guān)系。理論mLf入+q入=GL+0.75A(P201)減小興波阻力的方法：常規(guī)：1、選擇合理船型參數(shù)2、設(shè)計(jì)良好首尾形狀(球鼻艄減阻)3、造成有利興波干擾4、安裝消波水翼設(shè)計(jì)概念：1、雙體多體船概念2、使船體抬離水面3、船體下潛概念4、復(fù)合設(shè)計(jì)概念附體設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1、 附體應(yīng)沿船體流濕面枳較小的線方向布置，減小附體附近產(chǎn)生的漩渦，從而減小粘壓力2、 盡可能采用濕面積較小的附體，減小附體引起的摩擦阻力3、 一般附體沿水流方向應(yīng)采用流線型對(duì)稱剖面激流絲在9.5站計(jì)算題P229優(yōu)良船型要考慮速度范闈，在一定速度范I韋I內(nèi)，阻力性能優(yōu)良的船型V影響阻力的船型參數(shù)有：主尺度比(L/B,B/T)、船型系數(shù)(CMp'Cm，^)、船體形狀L3最佳船長(zhǎng)：隨著船長(zhǎng)增加，總阻力先減小后增加，當(dāng)總阻力降至最小時(shí)，對(duì)應(yīng)的船長(zhǎng)就是該速度范圍內(nèi)的最佳船長(zhǎng)o(p244)半進(jìn)角：表示水線在船首水平面上與船中縱剖面的夾角i計(jì)算題5.用傅汝德方法將船模試驗(yàn)結(jié)果換算成實(shí)船阻力的步驟。對(duì)船模：Vm(m/s)RtmCtmRemCfmCrmFr對(duì)實(shí)船:Vs(m/s)Vs(kn)ResCfsACf=0.0004Cts=Cfs+Crm+ACfRtsPe實(shí)船的根據(jù)Frm=Frs求得

25.為什么三因次換算IB小二因次換算■大？1.二因次法當(dāng)船模與實(shí)船的傅汝德數(shù)相等時(shí)，實(shí)船的剩余阻力系數(shù)等于船模的值，即Crs=Cnno于是，對(duì)于船模：U(m),V(m/s),u(nr7s),c_0.075/-U(m),V(m/s),u(nr7s),c_0.075/-(lgRe-2)2Rtm(kgf),y(kg/m3),p=y/g,S(m2)用1957年ITTC公式計(jì)算摩襟阻力系數(shù):計(jì)算總阻力系數(shù)：Ctin=Rtm/(1/2PmVm2Sm)；計(jì)算船模的剩余阻力系數(shù)：C&CwC