船舶阻力练习——murry法
船舶阻力复习
船舶阻⼒复习船舶阻⼒⼀总论1.船舶在航⾏过程中会受到流体(⽔和空⽓) 阻⽌它前进的⼒。
这种与船体运动相反的作⽤⼒称为船的阻⼒。
2.船舶快速性就是研究船舶尽可能消耗较⼩的主机功率以维持⼀定航速的能⼒3.船体总阻⼒按流体种类分成空⽓阻⼒和⽔阻⼒。
空⽓阻⼒是指空⽓对船体⽔上部分的反作⽤⼒。
⽔阻⼒是⽔对船体⽔下部分的反作⽤⼒。
4. 船体阻⼒的成因主要有以下三种现象有关:①船⾸的波峰使⾸部压⼒增加, ⽽船尾的波⾕使尾部压⼒降低, 于是产⽣⾸尾流体动压⼒差。
这种由兴波引起的压⼒分布的改变所产⽣的阻⼒称为兴波阻⼒, ⼀般⽤Rw表⽰。
从能量观点看,船体掀起的波浪具有⼀定的能量, 这能量必然由船体供给。
由于船体运动过程中不断产⽣波浪, 也就不断耗散能量, 从⽽形成兴波阻⼒。
②由于⽔的粘性, 在船体周围形成“边界层”, 从⽽使船体运动过程中受到粘性切应⼒作⽤, 亦即船体表⾯产⽣了摩擦⼒, 它在运动⽅向的合⼒便是船体摩擦阻⼒,⽤Rf 表⽰。
从能量观点看。
就某⼀封闭区⽽⾔, 当船在静⽔中航⾏时, 由于粘性作⽤, 必带动⼀部分⽔⼀起运动, 这就是边界层。
为携带这部分⽔⼀起前进, 在运动过程中船体将不断供给这部分⽔质点以能量, 因⽽产⽣摩擦阻⼒。
③旋涡处的⽔压⼒下降, 从⽽改变了沿船体表⾯的压⼒分布情况。
这种由粘性引起船体前后压⼒不平衡⽽产⽣的阻⼒称为粘压阻⼒,⽤Rpv 表⽰。
从能量观点来看,克服粘压阻⼒所作的功耗散为旋涡的能量。
粘压阻⼒习惯上也叫旋涡阻⼒。
5. 船体阻⼒的分类(1 ) 按产⽣阻⼒的物理现象分类。
Rt = Rw + Rf + Rpv对低速船, 兴波阻⼒成分较⼩, 摩擦阻⼒约为70%～80% , 粘压阻⼒占10%以上。
对⾼速船, 兴波阻⼒将增加⾄40%～50% , 摩擦阻⼒为50%左右, 粘压阻⼒仅为5%左右。
(2 ) 按作⽤⼒的⽅向分类。
R t = R f + R p(3 ) 傅汝德阻⼒分类。
其实质是将粘压阻⼒和兴波阻⼒合并在⼀起称为剩余阻⼒, 即:Rt = Rf + Rr 式中Rr = Rw + Rpv(4 )按流体性质分类。
船舶阻力试题
1、波浪是如何产生的？其组成及特点？ (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。
14、名词解释： 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。
8、什么是 Re，Fr 和相应速度？ 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。
船舶阻力7
方法分类：
直接近似估算总阻力或有效功率 按内容 估算Rr，用平板公式计算Rf
船舶阻力——第九章 阻力近似估算方法
图谱
按表达 回归公式
按资料来源
母型船数据估算法 船模系列资料估算法 依据归纳船模和实船资料估算法
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1
第九章 阻力近似估算方法
船舶阻力——第九章阻力近似估算方 法—应用船模系列试验资料估算阻力
船舶阻力——第九章阻力近似 估算方法—归纳实船和船模资 料分析估算法
（3）修正 i . Cb修正 Cb>Cbc Cb<Cbc ii. B/T修正
△1= -3CbCo(Cb-Cbc)/Cbc △1=Co Kbc% △2= -10Cb(B/T-2)% x C1
C2=C1+ △2=Co+ △1 + △2
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13
§9.2 归纳实船和船模资料分析估算法
（1）标准Cbc 单桨船 Cbc=1.08-1.68Fr 双桨船 Cbc=1.09-1.68Fr （2）标准B/T=2.0
船舶阻力——第九章阻力近似 估算方法—归纳实船和船模资 料分析估算法
（3）标准Xc，表9-3
（4）标准Lwl=1.025Lbp （5）功率 Pe= 0.735 △ 0.64 Vs 2 /C0 （kw） △ — 吨、Vs — 节 C0 系数
律，为什么？结果是多少？
4、试说明利用基尔斯修正法，估算船舶阻力的方法。
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32
形状相似、大小、速度略等的船， 海军系数Ce大致相等
船舶阻力课外作业 (1)
船舶阻力课外作业1. 某海船航速)(0.100m L =，)(0.14m B =,)(0.5m T =,)(0.42003m =∇，湿面积s =5.90(m 2)，V =17.0(kts )，阻力试验中所用船模缩尺比25=α，在相当速度下测得兴波阻力w R =9.8(n)，试验水温为12︒C ，试求：1）船模的相当速度及排水量；2）20︒C 海水中实船的兴波阻力w R 。
注：1节(knot)=1.852(公里/小时)2．设825.1V R f ∝，2V R vp ∝，4V R w ∝，在某一航速下，t f R R %80=，t vp R R %10=，t w R R %10=，试计算当速度增加50％后，f R 、vp R 、w R 各占总阻力的百分比。
3. 某船长L =100m ， V =7.83m/s ，F n =0.25，相应船模的缩尺比25=α。
设流态转换的临界雷诺数R ncr =5×105，水的粘性系数ν=1.14×10－6m 2/s ，试以相当平板计算实船、船模层流段的长度范围。
4．试证船型的仿射变换不改变其方形系数。
（参见：《船舶阻力》，李世谟著）5．试证影响船舶阻力的六个船型参数B L 、T B 、P C 、B C 、M C 、3L ∇中独立参数不超过四个。
6．某海船模型速度V m =1.75(m/s)，)(1.6m L =，)(82.03m =∇，湿面积s =5.90(m 2)，缩尺比20=α，测得总阻力R t =34.1(n)，试验水温为20︒C ，试用傅汝德换算法求15︒C 海水中实船的总阻力。
注： 2)2(075.0-=n g f R l C ，3104.0-⨯=∆f C附表：15︒C 20︒C海水： ρ＝1026.22( kg/m 3) ρ＝1025.05( kg/m 3)ν=1.18831×10－6（m 2/s ） ν=1.05372×10－6（m 2/s ）淡水： ρ＝999.34( kg/m 3) ρ＝998.46( kg/m 3)ν=1.13902×10－6（m 2/s ） ν=1.00374×10－6（m 2/s ）7.某海船模型速度V m =1.54m /s ，F n =0.22，测得R t =43.1(n)，模型湿面积s =9.0(m 2)，缩尺比30=α，试验水温为20︒C ，试求实船在15︒C 下的有效功率。
船舶阻力5(修改稿)
1、试验准备 船模制作（木模、蜡模）—几何相似、表面光洁 安置人工激流丝——称重——配压载、调浮 2、阻力数据测试 物理量：速度、阻力、纵倾、升沉、浸湿长度 方法：（1）船模速度：—拖车速度（测速轮） （2）阻力测量：—阻力仪 a、机械式—阻力Rtm由砝码重力W平衡。 W rB±pLpsinθ=Rtm rA Rtm = rB W/rA ± pLpsinθ/ rA 记录W、θ— 可得Rtm
二、表达方法
1、泰洛表达法及其换算关系 速度参数Fr（或V/L0.5）； 阻力 Rt/△（或 Rr/△或Cr）
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§7.2 船模阻力数据表达
船舶阻力——第七章船模阻力试 验——船模阻力数据表达
（1）Rr/△对Fr的表达形式 船模数据用 Rrm/△m对Fr的表达； 实船阻力： Rts/△s = Rfs/△s + Rrs/△s （2）Rt/△对Fr的表达形式 船模数据用 Rtm/△m对Fr的表达； 实船阻力： Rts/△s = Rfs/△s + Rrs/△s 相应速度时：Rrs/△s = Rrm/△m = Rtm/△m- Rfm/△m 所以 Rts/△s = Rtm/△m -（Rfm/△m - Rfs/△s） 又因为： Rfm/△m = Cfm 0.5 m Vm2 Sm/ mgmCbLmBmTm =0.5 Sm Cfm Fr2 / CbBmTm
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§7.1 拖曳试验依据、设备和方法
3、重力式船模试验池 优点：水池小、设备简单、造价低 缺点：船模尺度小、尺度效应大、误差偏大 实验内容单一
船舶阻力——第七章船模阻力试 验——拖曳试验依据、设备和方法
《船舶快速性》船舶阻力思考题
《船舶快速性》：上篇《船舶阻力》思考题及参考答案第一章绪论一、名词解释兴波阻力、摩擦阻力、粘压阻力、雷诺定律（粘性阻力相似定律）、傅汝德定律（兴波阻力相似定律、重力相似定律）、全相似定律、形似船、相应速度、傅汝德比较定律、相当平板假定、傅汝德假定二、问答题1、根据船体周围流体的流动状态分析阻力的成因及分类？（船舶在水中航行时，其周围流场产生哪些物理现象？它们与阻力有何关系？）（船舶阻力为何要划分几种不同的阻力成分，如何划分？）2、总阻力中各阻力成分随Fr数的变化（不同航速的船）大致占总阻力的百分数是多少？3、在船模试验时，为什么实船与船模之间不能实现全动力相似？4、傅汝德比较定律是如何推导出来的？5、傅汝德假定的根据是什么？其有什么局限性？6、傅汝德换算关系式是如何推导出来的？（在船模试验中，如何计算实船的阻力？）第二章粘性阻力一、名词解释边界层、界层边界、尺度效应（尺度作用）、普遍粗糙度、局部粗糙度、傅汝德法（二因次换算法）、三因次换算法、形状因子（形状因素）、形状系数二、问答题1、在计算船体摩擦阻力时，为什么要引入“相当平板”概念？2、船体周围的边界层与平板的有何不同？3、影响边界层内流体流态的主要因素是什么？为什么实船可以不考虑界层层流的影响，而船模必须考虑层流的影响，如不考虑则会出现什么问题？答：出现问题：摩擦阻力是界层内层流流动的比紊流流动的的大；粘压阻力是界层内紊流流动的比层流流动的的大。
4、船体表面弯曲度对摩擦阻力有何影响？5、为什么实船必须要考虑表面粗糙度对其摩擦阻力的影响而船摸则不需考虑？对于钢船如何考虑表面粗糙度的影响？6、船体的粘压阻力是怎样产生的？流线型物体的粘压阻力是怎样产生的？7、为什么船体的后体越细长越平顺，粘压阻力越小？试分析和说明粘性阻力较小的物体（如深水中航行的核潜艇）其形状是什么样子？8、如何减小粘性阻力（摩擦阻力、粘压阻力）？9、二因次换算法（傅汝德）和三因次换算法的区别是什么？分别是如何计算船舶粘压阻力的？第三章兴波阻力一、名词解释船行波、破波二、问答题1、大小不同但几何相似的两条船，在什么条件下它们的兴波图形相似，为什么？2、什么是横波、散波？什么是首波系，什么是尾波系？绘出船的兴波图形加以说明。
船舶阻力第一章资料
T Lv1 g vT 1 L1 v2
1 Rw / v2 L2 Rw / 0.5v2S Cw
兴波阻力系数
2 g / v2 L1 gL / v2 1 / Fr 2 Fr v / gL
傅汝德数
根据定律 1 2
Cw Rw / 0.5v2S 1/ Fr2 f Fr
§1.3 阻力相似定律
1 Rv / v2 L2 Rv / 0.5v2S Cv 粘性阻力系数
vL 2 / vL 1 / Re
根据定律 1 2
Cv Rv / 0.5v2S 1/ Re f Re
§1.3 阻力相似定律
雷诺定律
1. 对于一定形状的物体，粘性阻力系数仅与雷诺数有关， 当雷诺数相同时，则粘性阻力系数必相同；
§1.3 阻力相似定律
由傅汝德定律
Rws / s Rwm / m
Cwm Cws
Rwm / 0.5mvm2Sm Rws / 0.5svs2Ss
Rws Rwm svs2Ss / mvm2Sm
因为： 形似船 vs2 / vm2 相应速度 Ss / Sm 2
Rws Rwmsvs2Ss / mvm2Sm Rwm s / m 3
粘压阻力：由于水的粘性和船体曲度变化，会产生旋涡、
边界层等情况改变了沿船体表面压力分布，引起船体 前后压力不平衡而产生的阻力为粘压阻力。
§1.2 船舶阻力的分类及阻力曲线
2、船体阻力分类 Rt Rw R f Rpv 按成因分： 按流体作用力方向分： 压力（兴波、旋涡） 切向力（摩擦） 合力：Rt Rf Rp 按流体性质分：
2 / vL 1 / Re 3 g / vL1 1 / Fr 2
总阻力系数
§1.3 阻力相似定律
根据定律 1 2、3
船舶原理_邹早建_船舶阻力习题集_decrypted
船舶阻力习题集1．某万吨船的船长L wL =167m ，排水量∆=25000吨，航速Vs=16节，如船模的缩尺比α=33，试求船模的长度、排水量及其相应速度。
2．设有五艘尺度、船型、航速各不相同的船舶如下表： 船 类船长（米） 航速（海里/小时） 货 船120 12 客 货 船160 23 高速客船85 23 鱼 雷 艇26 32 拖 轮46 12（单放） 7（拖带）试分别计算它们的傅汝德数F n 和速长比L v，并判断它们各属何种速度范围。
3．船排水量为55英吨，当航速为8节时的阻力为18740磅，求此时船工之有效功率EHP 为多少英制马力；多少公制马力。
4．拖带某船，当速度为4.5米/秒时，水平拖索的张力为3250公斤，此拖索方向与该船中纵剖面方向一致，试求在此速度下该船的有效功率（以马力计）。
5．已知某船的主要要素为L WL =70米，B=11.2米，T=2.1米，方形系数δ=0.68，每厘米吃水吨数为吨/厘米，船模缩尺比为α=30，求船模的排水量。
如果船模在无压载在淡水中的吃水T m =0.06米，则应加多少压载重量？6．某海船的排水量为4000吨，航速为12节，试求排水量为6000吨的相似船的相当速度，分别以节，公里/小时，呎/秒，表示。
7．某海船的船长L WL =167米，排水量Δ=25000吨，航速V=16节，与之相似的船模长度为5.00米。
试求船模排水量（在淡水中，以公斤计）及试验时的相当速度（以米/秒计）。
8．某海船L wL =100m ，B=14m, T=5m, 排水体积∇=4200m 3, 航速V=17节。
今以缩尺比α=25的船模在相应速度下测得兴波阻力1公斤，试求当缩尺比为α=35时在相应速度下的兴波阻力。
9．船模试验时，测得船模速度为Vm=1.10m/s 时，剩余阻力系数Cr=1.36×10-3, 模型缩尺比为α=40，实船湿面积S=800m 2, 试求实船剩余阻力。
船舶阻力习题解
0.066 (lg Re 2.03)2
=0.066/(lgRe-2.03)2=1.433E-03
6.1957ITTC公式C f
0.075 (lg Re 2)2
=0.075/(lgRe-2)2=1.615E-03
计算Rf=1.615E-3*0.5*104.58*6.1682*2554.8=1.024E+04 kgf
Cfm=
Cf
0.075 (lg Re 2)2
(1975ITTC公式)
Crm=Ctm-Cfm
Vm:(m/s) Rtm:(kgf)
1.5 0.31
Ctm:
5.2080E-03
Rem:
3.2877E+06
Cfm:(1975ITTC公式) 3.6761E-03
Crm:(傅汝德方法) 1.5320E-03
2/3
习题5-10
某驱逐舰长L=110m，湿面积S=1300m2，船模比尺 α=50，试验水温tm=20℃，结果如下：
Vm(m/s)
1.5
2.0
2.5
3.0
Rtm(kgf)
0.31
0.80
1.29
1.71
试用傅汝德换算法给出实船的Rts-Vs曲线和Cr-Fr曲线。 （△Cf=0.4×10-3）
解:基本条件
2/3
习题1-8
3）相应速度时船模的兴波阻力为Rwm=0.52kgf，求该舰的 兴波阻力Rws
按傅汝德比较定理形似船单位排水量的兴波阻力相等， 并考虑到水重度的影响：
Rws = Rwm*γs / γm*α3
= 0.52*1025.91/999.43*403= 34162 (kgf)
船舶阻力——精选推荐
船舶阻⼒1.船舶受⼒：1地球引⼒2浮⼒3流体动⼒4推进器推⼒2.船舶阻⼒：船舶受到流体作⽤在船舶运动相反⽅向上的⼒3.船舶阻⼒+传播推进=快速性船舶快速性：尽可能消耗较少的主机功率以维持⼀定航速的能⼒4.船舶性能：稳性、浮性、抗沉性、快速性、操纵性、耐波性5.船舶阻⼒曲线：船舶阻⼒随航速变化的曲线6.1海⾥/时（节）=1.852公⾥/时=0.5144m/s1⽶/秒=3.6km/h=1.942节雷诺数：Re=u L/V 长度弗劳德数：体积弗劳德数：gL UFr =⽔深弗劳德数：31.?=?g U Fr hg U Fr h .=7.船舶航态：1排⽔航⾏状态Fr<1.02过渡状态1.03.08.排⽔型船舶：低速船（Fr<0.2）中速（0.20.3)9.随体坐标系：固接于船体上的坐标系10.航道：1深⽔航道2限制航道（a 浅⽔航道⽔深b 狭窄航道⽔深宽度）11.船舶阻⼒：1⽔阻⼒（a 静⽔阻⼒b 汹涛阻⼒）2空⽓阻⼒12.船体阻⼒R t ：1摩擦阻⼒R f 2剩余阻⼒R r （a 粘压阻⼒F pv b 兴波阻⼒F w ）13.湿表⾯积：船舶处于正浮状态时⽔线以下裸船体与⽔接触处表⾯积14.船体周围流场：主流区、边界层、边界层和由于边界层分离产⽣的漩涡区15.1摩擦阻⼒：船舶表⾯的剪切应⼒在船舶运动⽅向上的投影沿船体表⾯积分所得合⼒（能量观点）：就某⼀封闭区，当船在静⽔中航⾏，由于粘性作⽤会带动⼀部分⽔运动（边界层），为携带它运动，船体不断提供能量给⽔，产⽣摩擦阻⼒。
2粘压阻⼒（形状阻⼒或漩涡阻⼒）：由于粘性作⽤，船体前后压⼒不对称产⽣压⼒差即为粘压阻⼒（能量观点）：船尾部形成漩涡要消耗能量，⼀部分能量被冲向船后⽅的同时，在船艉部⼜持续不断的产⽣漩涡，船体不断为流体提供能量，这部分能量消耗就是粘压阻⼒表现形式3兴波阻⼒：由于船体兴波导致船体压⼒前后分布不对称⽽产⽣的与船体运动⽅向相反的压⼒差，成为兴波阻⼒16.形状效应：船体表⾯弯曲影响使其摩擦阻⼒与相当平板计算所得结果的差别17.相当平板理论：假设具有相同长度，相同运动速度和湿表⾯积的船体和平板的摩擦⼒相同18.污底：海洋中的⽣物附着在船体表⾯，增加船体表⾯的粗糙度，使阻⼒增加很⼤19.船体表⾯粗糙度：1普通粗糙度：油漆⾯粗糙度，壳板平⾯2局部粗糙度：结构粗糙度20.减⼩摩擦阻⼒的⽅法：1减⼩湿表⾯积。
船舶阻力船模阻力试验PPT课件
二、船模试验池
1、重力式船模试验池
重力式船模试验池是早期用于进行小船模阻力 试验的简陋设施。
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若傅汝德数和雷诺数同时相等，则有：
假设，缩尺比为36，则有：
结论：满足全相似条件是不现实的。
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2、试验职能按部分相似的情况下进行 事实上不能若满足雷诺数相等，因为：
假设运动粘性系数相等，则有：
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实际上，船模阻力试验都是在满足重力相似条 件下，即满足傅汝德数相等的情况下进行。
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§4-4 船模阻力数据表达法
为了对所设计的船舶能更方便地进行船 体阻力换算以及不同船型之间比较阻力 性能的优劣，需要将船模试验所得的阻 力（或功率）与速度之间的关系，以一 定的参数、恰当的形式来表达，这称为 船模阻力系数表达法。
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一、泰洛表达法及其换算关系
集合相似船模组试验是指几何相似而大小不 等的一系列船模的总称。作用有
1、验证傅汝德假定的正确性 2、确定形状因子 3、研究推进效率中各成分的尺度作用
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一、验证傅汝德假定的正确性
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2、确定形状因子（1+ k ）
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3、比较不同算法的合理性
船舶阻力
五、计算题（每小题 10 分，共 20 分）1. 已知某内河船船模长4m ，湿面积4.6m 2，缩尺比α=36，在试验水池中速度为1.8m/s 时测得总阻力为3.6kgf ，求：实船相应航速、总阻力、有效马力（摩擦阻力按1957ITTC 公式；不考虑粗糙度补贴，ν=1.3064*10-6m 2/s ，ρ=999.63kg/m ）解：傅如德换算关系：Rts=Rfs+（Rtm-Rfm ）α3Vs=α0.5Vm=6*1.8=10.8m/sSs=Sm*α2=4.6*36*36=5961.6Re=VL/vRes=VsLs/v=10.8*100*10-6/1.3064=8.267*108Rem=VmLm/v=1.8*4*10-6/1.3064=5.511*106Cfs=0.075/（lgRe-2）2 = 0.001567Cfm=0.075/（lgRe-2）2 = 0.003336Rfs= Cfs 0.5ρSsVs 2=0.0016*0.5*2875*999.63*116.64=268172.7NRfm= Cfm 0.5ρSmVm 2=0.003336*0.5*4.6*999.63*3.24=24.85NRts=Rfs +（Rtm-Rfm ）α3=268172.7+（3.6*9.8-24.85）α3=268172.7+162968.8=431141.5N=43994kgPe=V*T/75=10.8*35666/75=6335hp3. 现欲设计一新船，L=112m ，△=6850吨，试用海军系数法求该新船在航速11节时的有效功率。
（母型船：L=115m ，B=15.6m ，T=5.5m ，Cp=0.735， ▽=7104m 3， △= 7325吨，航速12节时的有效功率为900 kW ）解：e e P V C 32∆= 01e e C C = 即 03020131321e e P V P V ∆=∆ 则 9001273251168503321332⨯=⨯e P计算得 93.6622=e P kW4. 某海船水线长175=WL L m ，宽B=28m ，吃水T=11m ，排水量∆=39780t ，m C =0.986，试用P 理论法校验当航速v=18.3kn 时，兴波阻力处于第几峰点或谷点？ 解：72.01128175025.139780=⨯⨯⨯=∆=∇=LBT LBT C B γ 73.0986.072.0===m B P C C C666.0217573.08.95144.03.182=⨯⨯⨯===ππλLgC vL C p P P处于第3峰点。
船模阻力实验
中山大学本科生实验报告书院系工学院应用力学与工程系专业班级理论与应用力学10级实验课程实验流体力学姓名程彬学号 ******** 实验地点中山大学工学院流体实验室实验时间 2013年 6 月 7 日指导教师苏炜船模阻力实验船舶在水面上航行时，会遭受水的阻力作用。
如何预测船舶在航行时所遭受的阻力？船型和阻力之间的关系如何？这是船舶设计研究需要解决的重要问题。
迄今为止，船模阻力实验是确定船舶阻力的最有效的方法。
近年来，根据流体力学基本理论研究船舶阻力问题有很大进展，加上电子计算机的广泛应用，使得船舶阻力的理论计算方法有很大发展。
但是，由于船舶阻力问题比较复杂，在理论计算时常需作某些简化假定，故所得结果与实际到底存在多大差别，需要用船模实验结果进行检验，或进行适当的修正。
综上所述，船模阻力实验是目前研究船舶阻力最基本有效的方法。
一、实验目的和内容1. 测定船模阻力与速度之间的关系。
2. 求出实船阻力（有效功率）与航速之间的关系。
二、实验方法图1为我校试验水池简图。
拖车可沿水池两旁的轨道上行走；拖车上装置有控制、驱动系统及有关测量仪器，并载若干名试验人员。
图2表示船模与拖车连接的情况，拖曳船模的钢丝通过导轮与阻力仪连接。
图1试验时，预先根据实船速度Vs ，按相似定律确定船模速度Vm ，λ/s m V V =式中MSL L =λ，称缩尺比。
图2拖车起动，并通过刹船架夹住船模一起加速，当拖车达到所要求速度下等速前进时，松开刹船架，此时拖车通过钢丝拖着船模前进，由阻力仪器测出钢丝拖力（也就是船模阻力Rtm ），并同时用测速仪测量拖车速度（也就是船模速度Vm ）。
记录完毕，刹住船模，拖车减速，刹车，退回原处，这就完成了一个速度点的试验。
重复上述过程，直到得到完整的一条阻力曲线。
三、由船模试验结果换算到实船阻力的方法由船舶阻力理论已知，船舶在航行时遭受的总阻力可分为摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力。
船模试验只能测得其总阻力。
船舶阻力第6章 船舶阻力近似估算
纵上，则两船的总阻力可表示为：
两船的有效功率可表示为：
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当用主机功率替换有效功率时，海军部 系数可表示为：
C反映了船舶快速性的优劣，包含船舶 阻力和推进的综合性能。船舶主机功率 给定时，C越大，船的快速性越好。
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二、引伸比较定律法
当设计船和母型船的主尺度和形状相近时 ，排水量与尺度及阻力之间的关系为：
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修正法系数分别为：
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对设计船和母型船的剩余阻力利用图谱分别 求出它们的修正系数 则设计船的剩余阻力系数Cr为：
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基尔斯母型船剩余阻力修正法得到的 近似计算结果取决于设计船和母型船 的相近程度。因为该方法采用的三个 无因次量分别进行剩余阻力修正，所 以在进行阻力近似估算时，可较方便 地进行多方案的阻力性能分析比较。
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2、根据实船的的相应数值，查对应的阻力图 谱的阻力值。
3、因图谱以L/B=6.5给出，故根据计算船的 L/B值依下图对Cr进行修正。
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4、计算Cr值，进而计算Rr，并与摩擦阻力相 加的总阻力Rt。 5、图谱以B/T=2.4给出，故在获得总阻力后 ，对总阻力应作如下修正：
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船舶阻力第六章 船舶阻力近似估算方法
1
2
• 在实际工作中，应根据设计船与母型船或设计 船与各图谱所依据的船模系列之间的相似程度 等多方面的因素，有针对性的选择估算方法， 以提高阻力近似计算的准确性。
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§6-1 母型船数据估算法
4
一、海军部系数法
海军部系数法是最早、也是较常用的一 种估算方法，其精确度取决于： 1）设计船和母型船在船型、主尺度及 弗劳德数和雷诺数的接近程度；
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三、基尔斯母型船剩余阻力修正法
船舶静水阻力实验
Rtm（Kg）
1.5000000
1.0000000 0.5000000 0.0000000 0.00000000.50000001.00000001.500000ห้องสมุดไป่ตู้2.0000000
3000.0000000 2000.0000000 1000.0000000 0.0000000
-1000.0000000
1+K
0.6000000
0.5500000
1+K
线性 (1+K)
0.5000000 0.4500000 0.4000000
0.3500000
0.3000000 0.2500000 0.2000000
0.1500000
0.1000000 0.0500000 0.0000000 0.00000000.05000000.10000000.15000000.20000000.25000000.30000000.35000000.4000000
100.3099750 121.3750698 144.4463640 169.5238578 0.0017944 0.0018290 0.0024466 0.0031370 -0.0020613 -0.0019553 -0.0012744 -0.0005270 4.5175323 4.9692855 5.4210387 5.8727920 0.0016935 0.0016726 0.0016539 0.0016369 0.4000000 0.4000000 0.4000000 0.4000000 0.0000322 0.0001173 0.0007795 0.0015100 ############### ############### ############### 4697945.9990357 89.4212949 394.4441353 3120.4388974 7093.8150798 0.0184610 0.0814328 0.6442130 1.4645144 6.5304498 31.6869422 273.4633139 673.4810169 0.1800000 0.2220000 0.3534000 0.5318000
船舶用锚计算和船舶阻力计算
一、用锚的计算锚的系留力：P=Waλa+WcλcL1P―――系留力。
是锚抓力与锚链摩擦力的和〔〕Wa―――锚在水中的重量。
即锚在空气中重量×0.876(Kg)Wc―――锚链每米长在水中的重量〔Kg〕L1―――锚链卧底局部的长度〔m〕aλc―――锚的抓力系数和锚链的摩擦系数霍尔锚的λaλc表底质软泥硬泥砂泥砂砂贝壳沙砾小块石λa10987765λc32222锚的抓重比〔海军锚/霍尔锚〕淤泥软泥硬泥砂泥石砾平均2-3/2-34-5/3-44-5/3-44/33-8/3-63-6/3-4锚的系留力也可用经验公式估算：P=W1H a+WH c L1W1―――锚重〔Kg〕H a―――锚的抓重比〔见表〕W―――锚链每米的重量〔K g/m〕H c―――锚链摩擦系数取－二、锚链出链长度估算1、正常天气，一般不少于下表精心整理水深〔m〕出链长度为水深的倍数20m以下6－420－30m4－330m以上3－22、在急流区，出链长度不一般不少于表值流速〔Kn〕345出链长度〔节〕5673、在风速30m/s〔11级〕风眩角为300时出链长度值水深〔m〕35101520出缆长度〔节〕6789出缆长度〔米〕150165175190200230如链长小于5－6倍水深时，锚的抓力将因锚爪的切泥角小而变小，水面以下的链长的水深倍数与锚爪切泥角见表锚链入水长度/水深小于23-4大于5－6锚爪切泥角度无150300左右450最大三、八字锚与单锚的锚泊系留力的比值：见表夹角〔θp+θs〕1800160014001200100080060040020000比值船首相0的分力如图：精心整理八字锚的系留力四、航运船舶1、锚重的估算：每个首锚重量一般可用以下公式估算：2/3W=KD(Kg)K―――系数。
霍尔锚取6－8，海军锚取5－7D―――船舶的排水量〔t〕2、锚链尺寸估算：1/31/21/2d=KD或d=CW或d=Wd―――锚链直径〔mm〕K―――系数。
船舶阻力要点
第一章总论1.船舶快速性，船舶快速性问题的分解。
船舶快速性：对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者快速性好；或者，对一定的船舶要求达到一定航速时，所需主机功率小者快速性好。
船舶快速性简化成两部分:“船舶阻力”部分：研究船舶在等速直线航行过程中船体受到的各种阻力问题。
“船舶推进”部分：研究克服船体阻力的推进器及其与船体间的相互作用以及船、机、桨（推进器）的匹配问题。
2.船舶阻力，船舶阻力研究的主要内容、主要方法。
船舶阻力：船舶在航行过程中会受到流体（水和空气）阻止它前进的力，这种与船体运动相反的作用力称为船的阻力。
船舶阻力研究的主要内容：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.如何较准确地估算船舶阻力，为设计推进器（螺旋桨）决定主机功率提供依据。
研究船舶阻力的方法：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、思索和分析，抓住问题的核心和关键，确定拟采取的措施。
2.试验方法：包括船模试验和实船实验，船模试验是根据对问题本质的理性认识，按照相似理论在试验池中进行试验，以获得问题定性和定量的解决。
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。
3.水面舰船阻力的组成，每种阻力的成因。
船舶在水面航行时的阻力由裸船体阻力和附加阻力组成，其中附加阻力包括空气阻力、汹涛阻力和附体阻力。
船体阻力的成因: 船体在运动过程中兴起波浪，船首的波峰使首部压力增加，而船尾的波谷使尾部压力降低，产生了兴波阻力；由于水的粘性，在船体周围形成“边界层”，从而使船体运动过程中受到摩擦阻力；在船体曲度骤变处，特别是较丰满船的尾部常会产生漩涡，引起船体前后压力不平衡而产生粘压阻力。
4.船舶阻力分类方法。
1.按产生阻力的物理现象分类：船体总阻力由兴波阻力、摩擦阻力和粘压阻力Rpv三者组成，即Rt=Rw+Rf+Rpv.2.按作用力的方向分类：分为由兴波和旋涡引起的垂直于船体表面压力和船体表面切向水质点的摩擦阻力，即Rt=Rf+Rp.3.按流体性质分类：分为兴波阻力和粘性阻力（摩擦阻力和粘压阻力），即Rt=Rw+Rv.4.傅汝德阻力分类：分为摩擦阻力和剩余阻力（粘压阻力和兴波阻力）,即Rt=Rf+Rr.5.船舶动力相似定律，研究船舶动力相似定律的意义，粘性与重力互不相干假定。