船舶阻力复习题及部分解析(上交教材)

《船舶阻力》思考题与习题

第一章 总论

1）《船舶阻力》学科的研究任务与研究方法。

答：本课程着重介绍船舶航行时所受到的阻力的产生原因，各种阻力的特性，决定阻力的方法，影响阻力的因素以及减少阻力的途径等问题。

2）船舶在水中航行时，流场中会产生那些重要物理现象？它们与阻力有何关系？

3）影响船舶阻力的主要因素有那些？

4）各阻力成分及其占总阻力的比例与航速有何关系？

低速船 摩擦阻力70%~80%，粘压阻力10%以上

兴波阻力很小

高速船 兴波阻力40%~50%，摩擦阻力50%

粘压阻力5%

5）物体在理想流体无界域中运动时有无阻力？

应该注意的是压阻力中包含有粘压阻力和兴波阻力两类不同性质的力。兴波阻力既使在理想流体中仍然存在，而摩擦阻力和粘压阻力两者都是由于水的粘性而产生的，在理想流体中并不存在。

6）何谓二物理系统的动力相似？

7）何谓傅汝德（Froude ）相似律？

8）何谓雷诺（Reynolds ）相似律？

9) 船模试验中能否实现“全相似”？为什么？

10）何谓“相应速度”（又称“相当速度”）？

相应速度（模型）

11）某海船航速)(0.100m L =，)(0.14m B =,)(0.5m T =,)(0.42003m =∇，湿面积

s=5.90(m2)，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：

i ）船模的相当速度及排水量；

ii ）20︒C 海水中实船的兴波阻力w R 。

注：1节(knot)=1.852(公里/小时)

12）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。

第二章 粘性阻力

1）何谓“相当平板”？

相当平板：同速度、同长度、同湿表面

相当平板假定：实船或者船模的摩擦阻力分别等于与其同速度，同长度，同湿面积的光滑平板摩擦阻力。

2）摩擦阻力与流态的关系如何？雷诺数对摩擦阻力的影响如何？书P162

3）船体表面纵、横向曲度对摩擦阻力影响如何？

当船体水流的平均速度较平板大，因此边界层厚度大部分（船前70%）比平板要小，这导致速度梯度和摩擦阻力增加。

但当船尾附近，船体边界层变厚，常伴有分离、旋涡现象，这时水流速度较小，摩擦阻力也随之减小。

4）何谓“水力光滑”？

5）何谓“粗糙度补偿系数”？为何将其称为“换算补贴”或“相关补贴”？

总的摩擦阻力系数可取为光滑平板摩擦阻力系数Cf 在加上一个与雷诺数无关的粗糙度补贴系数△Cf.我们一般取0.4*10-3

6）何谓“普遍粗糙度”？何谓“结构粗糙度”？

普通粗糙度：又称为漆面粗糙度，主要是油漆面的粗糙度和壳板表面的凹凸不平等。 局部粗糙度：又称为结构粗糙度。主要为焊接，铆钉，开孔以及突出物等粗糙度。

7）你了解哪些关于减少摩擦阻力的近代研究，自己有何设想？

1.边界层控制办法

2.采用聚合物溶液降阻剂

3.仿生学观点

4.微小沟槽（微槽薄膜）

5.将船体抬出水面，从而使船体表面与水接触改变为与空气接触

8）试述粘压阻力的成因与特性

从能量观点来看，在尾部形成漩涡，另一部分漩涡则被冲向船的后方，同船尾处又继续不断产生的漩涡，这样船体就要不断地提供能量。这部分能量损耗就是以粘压阻力的形式表现的。

9）为降低粘压阻力，对船型有何要求？

1注意后体形状

（1）

（2）控制船尾水流的变化平缓

2船型变化不宜过急，特别注意横剖面曲线A(x)前肩勿过于隆起，后肩勿过于内凹。 3对低速肥大船型，可采用球鼻艏以减少舭涡。

10）试证在边界层未分离情况下，粘压阻力仍存在。（考虑利用边界层方程与Lagrange 积分） 对于流线型物体，甚至某些优良船型可能并不发生界层分离现象，但粘压阻力仍然存在，仅数值大小不同而已。这是因为边界层的形成使尾部流线被排挤外移，因为流速较理想流体情况时必然增大，压力将下降。这样尾部的压力值不会达到理想流体中的最大值，首尾仍旧存在压力差，同样会产生粘压阻力，但是与由于边界层分离而引起的粘压阻力相比要小得多。

11）你所了解的粘性阻力理论计算的研究现状与水平。

第三章 兴波阻力

1）试从压力与能量两方面说明兴波阻力的成因。压力观点P191最下面

能量观点：船舶在水面航行时候产生的波浪，船体必须提供兴波的波能，即要克服兴波阻力作功，这就是从能量观点解释兴波阻力的由来。

2）试述船行波的形成特点。

船行波：在航行时随着一起前进，波不断向外传播,波浪留在船后。（不断向外向后传播的波）

3）兴波阻力曲线在一定傅汝德数范围内为何峰、谷迭现？

书P199 3-20式由于COS(2πmL/λ)的数值在1.0~-1.0之间变动，因此兴波阻力在曲线上总是出现凸起和凹陷的“峰”和“谷”

4）何谓傅汝德圆圈P理论？如何利用该理论判断船舶处于何种干扰区？（感受不需要掌握）5）熟悉平面进行波的基本理论及基本参数。恩。。。。。

6）船体接近自由面的部分对兴波的影响大还是底部对兴波的影响大？为什么？

由波浪理论知。兴波主要发生在自由表面附近，而随浸深增加，波幅将按指数规律衰减。SO~ 7）试述减少船舶兴波阻力的措施。

P209

8）你所了解的船舶兴波阻力理论与数值计算的研究现状与水平。

9）对于破波阻力的看法及阻力分类的再认识————P215

①破波阻力：破波阻力随Fn增大而增大，而且服从Froude的比较定律，即Fn数相等时，

破波阻力系数相等。

②丰满船破波阻力较大，压载情况下破波阻力要比满载时大，因为压载时B/T值增大。

◆破波阻力除了与船型有关外，主要与B/T和进流段长度有关。减少B/T，增大进流

段长度，将能明显减少破波阻力。

◆理论和实验都证明，采用球鼻型船首能减少破波阻力，主要原因是减少船首波的

陡直程度，而且球鼻型的船首在轻载（压载）时效果较大。

10)某长江双桨客货船水线长L wl=108m，方形系数C b＝0.594,中横剖面系数C m=0.97。试用傅汝德圆圈P理论判别航速V＝15节,17.7节,19.5节时兴波阻力是否处于峰值或谷值附近。第四章附加阻力

1）附体阻力、空气阻力主要是何种阻力成分？为什么？

附体阻力成分：摩擦阻力和粘压阻力。空气阻力：摩擦阻力和粘压阻力

2）波浪中的阻力增值的主要影响因素有那些？

1不论船型的肥瘦情况如何，同一船舶的波浪中阻力增值随所遭遇的波高而增加，遭遇的波浪越大，船体运动愈剧烈，阻力越大。

2.波浪中的阻力增值主要取决于船舶的纵摇和升沉运动的强烈程度以及与波浪的相位关系。

3.若所遇波浪的波长在船长3/4以下者产生的纵摇和升沉运动都比较小，但等于或大于船长时所产生的运动将大为加剧，波浪中的阻力增值亦将显著增大

3）何谓试航速度、服务速度、贮备功率？

服务航速：常以持久功率（约为额定功率的85%~90%）在平均海况下船舶所能达到的航速称