船模水动力性能试验
船舶水动力性能的实验与数值模拟优化
船舶水动力性能的实验与数值模拟优化船舶的水动力性能对于船舶的航行性能和能源效率有着直接的影响。
为了改善船舶的性能，实验与数值模拟的方法被广泛应用于船舶设计与优化过程中。
本文将从实验与数值模拟两个方面探讨船舶水动力性能的实验与数值模拟优化方法。
一、船舶水动力性能的实验方法实验是研究船舶水动力性能的一种重要手段。
通过实验，可以获取真实的船舶性能数据，并与理论计算进行对比和验证。
以下是一些常用的船舶水动力性能实验方法：1. 模型试验模型试验是通过制作船舶的缩比模型，利用水槽或风洞等实验设备进行试验研究。
该方法可以较真实地模拟船舶在实际航行中的水动力性能，并提供大量的试验数据。
模型试验通常包括阻力试验、浪阻试验、操纵性试验等。
2. 全尺寸试验全尺寸试验是在实际船舶上进行的试验研究。
通过在实船上设置传感器和数据采集装置，可以获取船舶在实际工况下的性能参数。
全尺寸试验可以提供更真实的性能数据，但成本较高且受到环境条件的限制。
3. 水池试验水池试验是对船舶水动力性能进行研究的一种方法。
通过在水池中进行船模的运动试验，可以获取船舶在不同工况下的性能参数。
水池试验不受气候和水流等因素的限制，可以重复进行试验，但模型与实船之间的尺度效应需要考虑。
二、船舶水动力性能的数值模拟优化方法数值模拟优化方法通过数值计算模拟船舶在不同工况下的水动力性能，从而对船舶的设计和优化进行指导。
以下是一些常用的船舶水动力性能数值模拟优化方法：1. 流体力学模拟流体力学模拟是通过数值计算方法模拟船舶在水中的运动行为和水流的变化情况。
通过建立数学模型和物理模型，可以计算船舶的阻力、扭矩、速度等性能参数。
流体力学模拟可以提供详细的流场信息和水动力参数，为船舶的设计和优化提供依据。
2. 多孔介质模拟多孔介质模拟是通过建立多孔介质的数学模型，模拟船舶在泥沙床或海底地形上行驶的情况。
通过模拟船舶与底部泥沙的相互作用，可以评估船舶在特定水域的航行性能。
船舶水动力学的实验研究
船舶水动力学的实验研究第一章：绪论船舶水动力学是研究船舶在水中运动及其受到的影响的学科。
在设计研制船舶中，水动力实验可以通过模型试验和船舶航海试验来考察船舶的水动力性能，为船舶设计提供重要依据。
第二章：模型试验模型试验是船舶水动力学实验中最基本的一种，可以通过比例关系在实验室中对实际大小的船舶进行模拟，评估船舶在运行过程中的稳定性和流体力学性能。
模型试验可分为单艏试验和全模试验两种。
单艏试验主要考察单艏的水动力性能，包括阻力、推力、侧力和转向力等；全模试验则通过模拟真实航行环境来考察船舶运动的动态性能。
第三章：船舶航海试验船舶航海试验是指在真实海洋环境中对船舶进行测试的实验。
船舶航海试验可分为湖泊试验和海洋试验两种。
湖泊试验通常用于测试新型船舶的水动力性能和控制能力。
海洋试验则需要更强的海上保障和技术支持，用于测试船舶在实际海况下的性能。
第四章：实验设备船舶水动力实验的设备包括实验船模型、实验水池和测量仪器。
实验船模型是进行模型试验时必不可少的设备，通常采用比例缩小的方法制作。
实验水池则是进行模型试验的必备设备，水池的尺寸和水动力性质必须与模型试验相结合，以尽可能密切模拟船舶在真实海洋环境中的运动。
测量仪器包括压力传感器、流速仪、加速度计等，用于测量船舶的各种水动力学参数，为船舶的性能评估提供数据支持。
第五章：实验应用船舶水动力实验在船舶设计中具有重要应用价值。
通过实验数据的评估和分析，优化船舶的流线型和体型设计，提高船舶的速度、运动稳定性、节油性能和环境适应性等。
另外，船舶水动力实验还可以应用于海事事故的原因分析和故障排查等方面。
结论：船舶水动力实验是船舶设计过程中不可或缺的一环。
通过实验对船舶的水动力性能进行评估和优化，可以提高船舶的运行效率和环保性能，为海事事故原因分析提供技术支持。
未来，随着科技的不断发展，船舶水动力实验技术也将不断更新和完善。
船舶实验
船舶与海洋工程实验技术实验报告班级：姓名：学号：指导老师：华中科技大学船舶与海洋工程学院船模拖曳水池实验室2016年6月1日螺旋桨敞水试验一、实验目的(1)对于某一具体的螺旋桨，通过模型试验可以确定实际螺旋桨的水动力性能。
(2)通过多方案的试验研究，可以分析螺旋桨的各种几何要素对水动力性能的影响。
(3)检验理论设计的正确性，不断完善理论设计的方法。
(4)通过对螺旋桨模型的系列试验，可以绘制成专用图谱，供设计螺旋桨使用。
现时广泛使用的楚思德B 系列图谱和MAU 系列图谱等都是螺旋桨模型系列敞水试验的结果。
二、实验原理满足以下条件：几何相似； 螺旋桨模型有足够的深度； 试验时雷诺数应大于临界雷诺数。
进度系数相等。
22412252(,)(,)A A V nD T n D f nD V nD Q n D f nD ρνρν==螺旋桨雷诺数采用ITTC 推荐表达式：νπ2275.0)75.0(Re nD v c a +=临界雷诺数一般大于3×105为消除自由液面影响，桨模的沉深深度：m s D h )0.1-625.0(≥三、实验设备主要设备是螺旋桨动力仪 。
四、实验内容敞水试验通常是保持螺旋桨转速不变，改变拖车前进速度。
速度范围应从Va ＝0至推力小于零的进速之间，在该范围内测点取15个左右。
1、敞水箱安装敞水箱为流线型，螺旋桨的轴从敞水箱的前端伸出箱外，外伸长度必须使桨模位于箱前的距离大于螺旋桨直径的3倍，以避免箱体的影响。
敞水箱样式如下图所示。
动力仪和电机安装在敞水箱内。
2、仪器安装及操作进入数据采集界面，如图所示。
在拖车开动之前，要对采集系统进行调零。
即在水池水面平稳状态下，点击系统设定里面的“调零保存”，使该通道的工程值基本在0附近飘动。
在拖车开动之前，我们要给螺旋桨一定的转速。
具体转速的确定，要根据具体情况确定。
由进速系数公式 可知，螺旋桨直径D已定，如果螺旋桨转速n太低，我们需要提高进速V，才能是J达到足够到。
船舶性能试验技术报告
螺旋桨敞水试验
1.试验目的
(1)对于某一具体的螺旋桨，通过模型试验可以确定实际螺旋桨的水动力性能。 (2)通过多方案的试验研究，可以分析螺旋桨的各种几何要素对水动力性能的影 响。 (3)检验理论设计的正确性，不断完善理论设计的方法。 (4)通过对螺旋桨模型的系列试验，可以绘制成专用图谱，供设计螺旋桨使用。 现时广泛使用的楚思德 B 系列图谱和 MAU 系列图谱等都是螺旋桨模型系列敞水试 验的结果。
Ctm/Cfm=(1+k)+yFrn/Cfm (1+k)、A 及 n 等数值均由最小二乘法确定，指数 n 的范围为 2.0～6.0。 船的总阻力可以写为： Rt R f Re Rw
3. 试验设备和仪器 水池及控制系统、电机及调速仪、压力传感器、拉压传感器、多分力 天平、自航仪(推扭传感器)等。
图 2.1 六分力天平实物图
图 2.2 数据采集窗口
3. 试验船模
试验船模如图 3.1 所示，采用较为简单的箱型船体，其总长为 1350mm， 型宽为 240mm，型深为 240mm，最大吃水为 120mm，排水量为 10kg。
图 3.1 试验船模实物图
4. 试验过程与结果
为保证试验结果的可信性，选取多组位移 A 和频率 f 进行试验，如表 4.1 所示，试验如图 4.1 所示。数据采集软件测得的数据如表 4.2～4.7 所示。将 每组实验结果与相应的加速度绘制成如图 1.1 所示图像，即可求出相应的附 连水质量。
拖曳水池拖车
7. 试验步骤及数据记录
实验准备 • 制作船模，缩尺比依据水池长度、拖车 高速度以及实船尺度和航速确定 • 安装人工激流装置 • 称重，准确称量船模重量和压载重量，达到按船模缩尺比要求的实船相应排
船模水动力性能试验
du p dt p
duM FM mM dt M
代入
Fp F FM m p m mM
u p u uM
t p t t M
F t duM FM mM m u dt M
49
3.1 相似定律
• 必须有
F t 1 m u
牛顿相似准则的导出
• 质量比尺关系
1.2 船舶模型试验发展
15
1.3 船舶模型试验规程
16
1.3 船舶模型试验规程
17
2013年7月中共中央政治局进行了第八次集体学习
主题：建设海洋强国
“建设海洋强国是中国特色社会 主义事业的重要组成部分。党的十八 大作出了建设海洋强国的重大部署。 实施这一重大部署，对推动经济持续 健康发展，对维护国家主权、安全、 发展利益，对实现全面建成小康社会 目标、进而实现中华民族伟大复兴都 具有重大而深远的意义。”
• 其作用是对通带内的信号，可以无衰减的通过 ，对于落在通带外的信号具有强烈的衰减。
66
DH5922动态信号测试分析系统
• 动态信号测试分析系统集滤波器，放大器和 A/D转换为一体。 • 可对应变应力、力、压力、扭矩、温度等物理 量进行自动、准确、可靠的动态测试分析。。 • 每个通道具有独立的16位A/D转换器，实现多 通道同步采集，最高采样速率128hz/通道，各 通道舞步干扰
31
2.3 操纵性水池
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2.4 循环水槽
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2.4 循环水槽
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2.5 空泡水筒
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2.5 空泡水筒
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2.6 海洋工程水池
表 1 世界上著名的海洋工程试验水池的简要数据 国别 水池尺度 长 宽 水深 深井尺度 长 宽 水深 荷兰 45 36 10.5 5 5 30 短峰波 方向谱 短峰波 方向谱 0.2 6 2000 5 1990 1995 1990 1998
船模的原理
船模的原理船模的原理是通过模拟真实船只的运动和水动力学原理，对船舶的运动特性、稳定性和操纵性进行分析和实验。
船模试验是海洋工程、船舶设计和航行安全等领域的重要研究手段之一，可用于验证理论计算结果、优化船体设计、评估船舶性能以及研究船舶与海洋环境的相互作用。
船模试验的原理基于流体力学和运动学原理。
在船模试验中，将实际船舶的形状等比例地缩小，制作成船模，并将船模放置在水槽或水池中进行试验。
通过受力传递原理，船模受到水流的作用，会产生各种水动力效应，如阻力、抗侧力、抗扭力等。
通过测量这些效应，可以得到对应的数据，进而分析船体的性能。
船模的试验主要分为自由航行试验和受控试验两种。
自由航行试验是指船模在水中自由行驶，模拟实船的航行状态。
受控试验是指通过在水槽中设置相应的控制装置，控制船模的姿态和运动状态，模拟特定的操作和海洋环境条件。
不同类型的试验可以根据具体需要进行选择。
船模试验所揭示的原理包括以下几个方面：1. 水动力学效应：船模试验通过测量水动力学效应，如阻力、推力、升力、侧力等，来了解不同船体形状、尺寸和运动条件下的水动力学特性。
通过这些数据，可以评估船舶的性能，并为船舶设计和改进提供依据。
2. 运动学特性：船模试验可以测量船模在不同操作和海洋环境条件下的运动特性，如航行稳定性、加速度、姿态角等。
这些数据对船舶操纵和航行安全具有重要意义，能够为船舶设计提供指导。
3. 流场分析：船模试验可以通过测量船模周围的流体运动状态，如流速、流向、流线等，来研究船体和海洋环境的相互作用。
这对于理解海洋波浪、水流等环境条件对船舶运动的影响，以及船舶的涨落和姿态稳定性具有重要意义。
4. 操纵性能：船模试验可以模拟船舶在各种操作和操纵条件下的性能，如转向灵活性、加减速响应、停泊和锚泊操作等。
这对于评估船舶的操纵性能、优化船舶设计和指导船舶操作具有重要意义。
船模试验不仅可以提供直观的实验数据，还可以辅助理论计算和数值模拟。
数值波浪水池中船舶水动力系数测试与分析技术
关 键
词 ：船舶、舰船工程；数值波浪水池； Ｆ Ｃ Ｄ；水动力系数；船舶运动 文献标识 码 ：Ａ
中图分 类号 ：Ｕ ６． ６ １ ７
１ 引 言
船舶水 动力系数 如船舶运 动时 的附加质量 与阻尼 系数 ，是 准确预报船 舶在波浪 中运 动的基 础 。有
很多船舶在波浪中运动性能预报的理论方法 ， 包括切片理论、细长体理论、三维频域理论及其各种改 进方法等等… 。这些方法基本上是基于线性势流理论建立起来的。但 由于线性势流理论的局限性 ，很 难考虑粘性和非线性的影响 ，如果不加修正 ， 船舶运动的预报精度较差。因此在工程应用上 ，一般采 用基 于实验 获得的经验 公式或 半经验 公式对运 动计算加 以修 正Ｌ，特别是横摇 运动 。 ２ Ｊ 目前获得船舶附加质量与阻尼的试验方法主要分为两种 ：一种是船舶摇摆的自由衰减试验 ，但试 验结果只能得到在共振频率处的船舶附加质量和阻尼 ，缺乏频率的相关性 ；另一种是船舶的强迫振荡 运动试验 ， 这虽能给出多个频率下的附加质量 、阻尼及水动力 ，但往往受到试验船模的限制 ，而且对
试验 的设备和测试系统要求较高，对此有许多学者仍在致力试验测试系统的研究 Ｊ √。 近年来 ，随着计算机技术和计算技术的飞速发展 ，计算流体力学 （ Ｆ 也有了长足的进步。基 Ｃ Ｄ） 于 Ｃ Ｄ理论的船舶水动力学方面的数值模拟， Ｆ 因为具有费用低、 无触点流场测量、 无比尺效应 、 能消 除物模中由传感器尺寸及模型变形等因素对流场的影响、可获得较为详细的流场信息等优点而广受关
下部 为水 ，整个 流场 以连续 性方程 和 Ｎ— 程为控制 方程 ： ｓ方
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大工20春《船模性能实验》实验报告
大连理工大学网络教育学院《船模性能实验》实验报告
实验1：船模阻力实验
一、实验知识考察
1、简述水面船舶模型阻力实验相似准则。
（1）由阻力相似定律可知：如果船模和实船能实现全相似，即船模和实船同时滿足Re和Fr数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系
数，实船的总阻力也可精确确定。
但是船模和实船同时滿足Re和Fr数
相等的所谓全相似条件实际上是难以实现的。
船模与实船保持几何相
似。
（2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。
（3）船模与实船傅汝德数相等。
2、船模阻力实验结果换算方法有哪些？
常用的船模阻力试验结果换算方法有两种,即二因次方法和三因次方法.
二因次方法亦称傅汝德方法;三因次方法(也称1+K法)为1978年ITTC性能委员会推荐的换算方法.
二、实验后思考题二、实验后思考题
1、船模阻力实验结果换算方法之间的区别是什么？
常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。
这两种方法的区别在于对粘性阻力的处理原则不同。
2、实船摩擦阻力计算中，粗糙度补贴系数是根据什么选取的？
实船船体表面比较粗糙，故实船摩擦阻力为粗糙度补贴系数，按不同船长选取。
1。
《船模性能实验》实验报告
网络教育学院《船模性能实验》实验报告学习中心：层次：专升本专业：船舶与海洋工程学号：学生：完成日期： 2013年2月6日实验报告一一、实验名称：船模阻力实验二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。
其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。
（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。
（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。
（4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。
此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。
（5）研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。
（6）附体阻力实验;目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。
（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。
（8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。
三、实验原理：1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。
（1）船模与实船保持几何相似。
（2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。
（3）船模与实船傅汝德数相等。
2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。
激流丝是为了使其在金属丝以后的边界层中产生紊流；称重工作是为了准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。
3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？1)安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。
2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。
3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。
大工17春《船模性能实验》实验报告.doc
姓名：报名编号：学习中心：层次：专业：实验1：船模阻力实验一、实验知识考察1、简述水面船舶模型阻力实验相似准则。
答：由阻力相似定律可知：如果船模和实船能实现全相似，即船模和实船同时滿足Re和Fr数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数，实船的总阻力也可精确确定。
但是船模和实船同时滿足Re和Fr数相等的所谓全相似条件实际上是难以实现的。
船摸与实船保持几何相似；船模试验的雷诺数Re达到临界雷诺数以上；船摸与实船傅汝德数相等。
2、船模阻力实验结果换算方法有哪些？答：常用的船模阻力试验结果换算方法有两种,即二因次方法和三因次方法.二因次方法亦称傅汝德方法;三因次方法(也称1+K法)为1978年ITTC性能委员会推荐的换算方法.这两种方法的区别在于对粘性阻力的处理原则不同。
二、实验后思考题1、船模阻力实验结果换算方法之间的区别是什么？答：常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。
这两种方法的区别在于对粘性阻力的处理原则不同。
2、实船摩擦阻力计算中，粗糙度补贴系数是根据什么选取的？答：实船船体表面比较粗糙，故实船摩擦阻力为其中为粗糙度补贴系数，按不同船长选取。
实验2：螺旋桨敞水实验一、实验知识考察1、简述螺旋桨模型敞水实验必须满足的条件。
答：根据敞水试验相似定理的讨论，螺旋桨模型敞水试验必须满足以下条件：1)几何相似；2)螺旋桨模型有足够的浸深(傅汝德数可不考虑)；为了消除自由表面对螺旋桨水动力性影响，桨模的浸深一般应满足hs>=(0.625-1.0)Dmhs为桨轴中心线距水表面的距离(ｍ)，Dｍ为桨模直径。
3)试验时雷诺数应大于临界雷诺数；Re=3.0*105（）4)进速系数相等。
2、简述螺旋桨敞水实验的实验步骤。
答：（一）敞水实验准备（1）桨模制作：敞水桨模直径为0.2-0.3m，通常用巴氏合金、铜合金、不锈钢或铝等合金。
桨模精度在0.05mm；（2）将敞水动力仪固定在水池拖车上，预先应进行校验和标定；（3）将桨模安装在敞水动力仪上，叶背向前，浸没深度大于桨径。
船模性能实验
《船模性能实验》实验报告学习中心：层次：专业：学号：学生：完成日期：实验报告一一、实验名称：船模阻力实验二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。
其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。
（2）确定设计船舶的阻力性能对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。
（3）预报实船性能船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。
（4）系列船模实验为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。
此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。
（5）研究各种阻力成分实验为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。
（6）附体阻力实验目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。
（7）流线实验在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。
（8）航行状态的研究在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。
三、实验原理：1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。
（1）船模与实船保持几何相似；（2）船模实验的雷诺数e R 达到临界雷诺数以上；（3）船模与实船傅汝德数相等。
2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。
1）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。
2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。
3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。
二因次方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC 性能委员会推荐的换算方法。
4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。
船模阻力自航和螺旋桨敞水试验不确定度分析
基础科技船舶物资与市场 050 引言多年来，不确定度分析在各行各业中尤其是试验测试相关领域一直被予以重视和应用。
船舶水动力试验分析领域，船模阻力试验、自航试验和螺旋桨敞水试验等模型试验方法是研究船舶水动力性能的重要方法，良好的测试结果将为船舶设计人员提供有效和充分的依据。
国际船模拖曳水池会议（ITTC ）制定了相关模型试验的不确定度分析推荐规程[1-4]，并且仍在在不断修改和完善。
随着2013年EEDI 的强制实施，船东、船厂、船舶设计人员越来越重视模型试验结果的可靠性和准确性。
此外，船级社也参与到了船舶模型测试之中，亲临现场见证模型试验质量文档和试验测试全过程。
因此，船舶模型试验不确定度分析的重视程度与日俱增。
参考ITTC 推荐规程，国内外科研技术人员近些年也开展了一系列的船舶模型试验不确定度分析研究。
Joe Longo 等[5]介绍了一艘3.048 m 长DTMB 模型的拖曳试验不确定度评估方法、流程和结果，测试了包括阻力、深沉、纵倾、波形、波高等内容。
周广利等[6]在哈尔滨工程大学船模拖曳水池开展了一艘3 m 玻璃钢标准船模拖曳阻力不确定度分析，计算得出各阻力系数的偏差值，并就提高阻力测量系统精确度提出了建议。
吴宝山[7]认为在船模试验不确定度分析的规程中，对于无量纲化的几何参数，采用无量纲表达式进行分析评定的同时还需基于水动力学的分析进行合理的评定。
施奇等[8]在江苏科技大学拖曳水池开展了标模的重复阻力试验，计算分析各项阻力系数的偏差限、精度限和总不确定度。
除船模阻力试验之外，螺旋桨敞水试验和船模自航试验也是船舶航速预报系统与水动力分析关键试验内容，本文以船模阻力自航和螺旋桨敞水试验不确定度分析崔 健，陆泽华，陈 涛（上海船舶运输科学研究所 航运技术与安全国家重点实验室 航运技术交通行业重点实验室，上海 200135）摘 要 ：船模阻力、自航和螺旋桨敞水试验是船舶水动力性能最基本的试验，因此模型试验的不确定度评定质量的高低对船舶航速预报结果是否达到精度要求有着一定程度的影响。
大工17春船模性能试验试验报告
大工17春船模性能试验试验报告一、引言本次试验旨在评估大工17春船模的性能，包括速度、稳定性、转向等方面。
通过测量和分析不同条件下的数据，得出准确的结论。
二、实验装置和方法1.船模：使用大工17春船模进行试验。
2.测速装置：使用激光测距仪测量船模航行距离，并结合时间得出速度。
3.稳定性测量装置：借助加速度计和角度测量仪，检测船模在不同航行条件下的稳定性。
4.转向性能测量装置：使用陀螺仪和转向传感器进行实时测量，并利用数据分析软件处理数据。
三、实验过程和结果1.速度试验：在不同水流速度下进行了船模的速度试验，并记录了相应的速度数据。
结果显示，船模在低水流速度下表现出较低的速度，约为5节，而在高水流速度下表现出更高的速度，约为8节。
这可能是由于水流的阻力导致的。
2.稳定性试验：使用加速度计和角度测量仪记录了船模在不同条件下的稳定性数据。
结果显示，船模在平静的水面上相当稳定，而在波浪较大的海浪中则表现出较差的稳定性。
这表明船模需要改进其抗浪性能。
3.转向性能试验：通过陀螺仪和转向传感器测量船模转向时的数据。
四、讨论与分析1.速度方面：船模在高水流速度下表现出更好的速度性能，这可能是由于水流的推动作用增加了船模的前进动力。
然而，在低水流速度下，船模的速度较低，可能需要优化设计以提高性能。
2.稳定性方面：在平静水面上，船模的稳定性较好，但在海浪中的稳定性较差。
这可能是由于船模的设计结构不够稳固，需要进一步改进以提高其抗浪能力。
3.转向性能方面：船模具有较好的转向性能，能够迅速响应指令并实现灵活转向。
这对于船模的操控和导航非常重要。
五、结论通过实验及数据分析，得出以下结论：1.大工17春船模在高水流速度下能够实现较好的速度性能，但在低水流速度下速度较低，需要进行优化。
2.船模在平静水面上稳定性较好，但在海浪中稳定性较差，需要改进设计以提高其抗浪能力。
3.船模具有较好的转向性能，能够迅速响应指令并实现灵活转向。
船舶水动力性能的模型试验与流场优化
船舶水动力性能的模型试验与流场优化在船舶设计和建造过程中，水动力性能是一个关键的考量因素。
为了确保船舶在各种运行条件下都能够达到预期的性能要求，模型试验与流场优化成为了必不可少的方法之一。
本文将介绍船舶水动力性能的模型试验与流场优化的相关内容。
一、模型试验的意义模型试验是评估船舶设计的一种重要手段。
通过对船舶模型在水中的运行过程进行试验，可以获得船舶的水动力性能数据，进而进行性能评估和优化设计。
模型试验可以帮助船舶设计者了解船舶的阻力、推进力、操纵性以及安全性等关键性能指标，为船舶的安全航行和经济运营提供重要依据。
二、模型试验的基本流程1. 模型制作：根据船舶设计图纸和比例尺，制作符合实际情况的船舶模型。
模型的制作材料通常为木材或塑料，制作过程需要保证模型的准确性和可操作性。
2. 试验设备准备：准备试验水池、试验测量设备以及模型的操纵系统等试验设备，确保试验过程的稳定性和可控性。
3. 试验参数设定：根据试验的目的和要求，设定试验的参数，包括模型的航行速度、舵角、推进力等。
4. 数据采集与分析：通过试验测量设备采集模型在不同工况下的水动力性能数据，如阻力、推进力、操纵特性等。
将采集到的数据进行分析和处理，得到相应的性能指标。
5. 结果评估与验证：根据试验数据和性能指标，对船舶的水动力性能进行评估，并与设计要求进行比较和验证。
如果性能指标不满足设计要求，需要进行优化设计。
三、流场优化的方法在模型试验基础上进行的流场优化是提高船舶水动力性能的重要手段之一。
通过对船舶外形的改变或流体力学特性的调整，优化船舶的流场分布，进而减少阻力、提高推进性能、改善操纵特性等。
1. 外形优化：通过改变船舶的几何形状，如船体线型、船型系数等，来减少阻力和波浪生成，提高船舶的速度性能和节能性能。
2. 舵型优化：通过改变舵叶的形状和结构，调整船舶的操纵性能，使船舶具有更好的转向性能和航向稳定性。
3. 推进器优化：通过改变推进器的叶片形状、布局等参数，减少振荡和噪声，提高推进效率和推力。
《船模性能实验》实验报告
网络教育学院《船模性能实验》实验报告学习中心：层次：专升本专业：船舶与海洋工程学号：学生：完成日期： 2013年2月6日实验报告一一、实验名称：船模阻力实验二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。
其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。
（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。
（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。
（4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。
此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。
（5）研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。
（6）附体阻力实验;目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。
（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。
（8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。
三、实验原理：1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。
（1）船模与实船保持几何相似。
（2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。
（3）船模与实船傅汝德数相等。
2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。
激流丝是为了使其在金属丝以后的边界层中产生紊流；称重工作是为了准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。
3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？1)安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。
2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。
3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。
19-45 多点系泊FDPSO水动力性能模型试验研究
多点系泊FDPSO 水动力性能模型试验研究魏跃峰，杨建民，陈 刚，胡志强（上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240）摘要：浮式钻井生产储油轮（Floating, Drilling, production, storage and offloading vessel ）简称FDPSO ，是具备油矿钻探、原油生产、储备以及外输等多功能的海洋平台。
采用模型试验的方法对南海海域多点系泊FDPSO 水动力性能开展模型试验研究。
模型试验包括静水衰减试验、白噪声试验和不规则波试验。
静水衰减试验测量了FDPSO 船体垂荡、横摇和纵摇运动的固有周期和阻尼系数。
白噪声试验获得了船体迎浪、斜浪和横浪下的船体六自由度运动幅值响应算子（RAO ）。
不规则波试验模拟了多点系泊FDPSO 在南海一年一遇和百年一遇海况下船体的六自由度运动时历和系泊缆张力。
试验时风浪流的方向包括风浪流同向180°和风浪流同向135°两种。
不规则波试验研究了多点系泊FDPSO 在南海海域的水动力特性。
关键词：FDPSO ；多点系泊；水动力；模型试验海上油气开发不断向深海拓展，涌现出很多新的平台形式。
FDPSO 是在FPSO 的基础上结合钻井设备发展而来，即具有FPSO 较强的生产储油特点，又具备钻探和完井的功能，降低了投资成本，缩短了生产周期，自20世纪90年代提出之后，引起海洋工程界的广泛关注，有很多研究机构对此开展研究，并逐渐由实船建造。
2009年8月，世界上第一艘FDPSO 在西非海域Murphy 油田投入使用[1]。
该FDPSO 主船体由一艘VLCC 改造而成，定位系统采用16根系泊缆进行多点系泊。
2009年11月，第二艘FDPSO ，即SEVEN DRILLER ，用于巴西海域。
该平台主船体为一圆柱体，采用DP-3动力定位系统。
FDPSO 长期处在海上进行作业，需要定位系统将其限制在一定范围内。
FDPSO 的定位方式包括动力定位、单点系泊定位和多点系泊定位三种。
某型仿生船水动力性能数值验证研究
仿 生船模 型基 本技 术数据 如下 。
质量 ３ ０ ． ６ ７ １ ２ ９ ６ ｋ ｇ ； 最大速度 １ ４ ． ５ ９ ４ ｉ ｎ・ ｓ ～；
仿生 船在 水 面 高速 滑 行 时 ， 由于 部 分 船 体脱 离水面 ， 处 于 临界 起 飞 状态 ， 与水 面接触 面积 小 ， 因而 阻力小 。仿 生船 船 身 宽 大 ， 为 获 得 减 小 吃水 深度 的升力 及 力矩 ， 在船 身上 装有 附体 结构 ， 并在
Ｓ 、 Ｓ —— 和 的源项 ；
ｏ ／ Ｏ ｔ —— 和 的反 有效普 朗 特数 ； ｃ ， ｃ ：和 ｃ ， — —经 验 常 数 … ， 取 值 见 参 考 文献［ ２ ］ 。 Ｒ 为 Ｒ Ｎ Ｇ模 型 和标 准模 型 的主 要 差 别 ， 此 增加项 使得 该模 型极 大提 高 了对 急变 流 的预测精 度， 其 表达 式为
∑ ＝１
（ ５ ）
在本 研究 中 ， 输 运 方程 中 的特 性参 数在 每 一 控 制体 中将 由两 种 流态 的组 合 来 表示 ， 根据 文 献
［ ３ ］ 中处理两相 流体密 度 ｐ的方 式， 本文单元体
的密 度 Ｐ表 示 为
第一作者简介 ： 上 官纯 飞（ １ ９ ８ ６一） ， 男， 硕 士生
５ ３
第 １ 期
船
２ 数 值 建 模及 计 算方 法
２ ． １ 模 型关键 几何 参数及 划分 网格
交界 面定 义为 ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ， 可 以产生相对滑移 。 ２ ． ３ 计算 过程 中的流 场加速 控制
船舶水动力性能试验技术
试验前的模型准备
静水模型试验
速度修正
阻力实验结果换算方法
螺旋桨敞水试验2学时
自航试验方法和结果分析
实船性能预拨
备用螺旋桨的自航试验
第七章三维伴流场测试技术3学时
概述
五孔毕托管的基本原理
毕托管及其校验
船后件流场的测试方法
伴流场测量数据的处理
第九章船模耐波性试验3学时
试验目的和内容
适用层次：硕士√博士□
开课学期：秋
总学时/讲授学时：32/16
学分：2
先修课程要求：船舶静力学，船舶阻力，船舶推进，船舶操纵与摇摆
课程组教师姓名
职称
专业
年龄
学术专长
孙江龙
副教授
船舶工程
36
舰船水动力实验技术
课程教学目标：
1获得必要的模型试验技术的基本知识，了解测试技术的基本流体力学原理；
2.掌握模型试验的基本过程和测试数据的处理的方法以及实船性能预报步骤。
表
课程名称：船舶水动力性能实验技术
英文名称：Experiment Technique of Ship hydrodynamic performance
课程类型：√讲授课程√实践（实验、实习）课程□研讨课程□专题讲座□其它
考核方式：书面考试＋试验报告（作业）
教学方式：课堂讲授+实验
适用专业：船舶工程轮机工程
教学大纲（课堂讲授）：
第一章概论2学时
第二章模型试验的相似准则
定常流动的相似问题
非定常流动的相似问题
考虑结构强度的流动相似问题
第三章误差分析和数据处理2学时
测量误差及其分类
随机误差、系统误差分析
新型船体水动力特性测试模型简述我国载人深潜船设计先进技术
新型船体水动力特性测试模型简述我国载人深潜船设计先进技术随着科技的进步，我国的载人深潜船设计技术也在不断发展和创新。
在设计深潜船时，水动力特性是一个至关重要的考量因素。
为了确保船体在水中的稳定性和性能优越性，研究人员使用了各种测试模型来进行水动力特性的研究和测试。
本文将对新型船体水动力特性测试模型进行简述，并介绍我国载人深潜船设计中所采用的先进技术。
首先，我们需要了解什么是船体水动力特性。
船体水动力特性是指船体在水中运动时所表现出的性能和运动特点。
对于载人深潜船来说，其水动力特性尤为重要，因为船体的稳定性和航行性能直接关系到潜水员的安全和深潜任务的成功。
针对深潜船的水动力特性研究，研究人员通常会使用实物模型进行测试。
这些测试模型是按照原型船的比例缩小制作的，并通过模型试验来获得船体在水中运动时的水动力参数。
通过测试模型，研究人员可以得到船体在不同速度、不同舵角和不同载荷条件下的水动力特性数据，从而为船体设计和改进提供重要参考。
在我国载人深潜船设计中，有几项先进技术被广泛应用于水动力特性测试模型的设计和试验中。
首先，我们拥有先进的计算流体力学（CFD）仿真技术。
通过CFD仿真，研究人员可以基于数学模型和计算方法，预测船体在水中运动时的水动力特性。
这种方法不仅可以减少实际试验的成本和时间，还可以提供更丰富的水动力参数数据。
其次，我们还采用了先进的试验设备和测量技术。
例如，水洞试验设备能够模拟真实海洋环境，通过对模型进行水动力试验和分析，来研究船体的水动力特性。
此外，高精度的测量设备，如压力传感器和位移传感器，能够准确测量船体在试验中所受到的压力和位移变化，为研究人员提供更准确的数据支撑。
另外，我们还借鉴了国外先进的船舶设计和水动力特性研究经验。
通过与国际业界的交流与合作，我国的深潜船设计得到了更多的启发和改进。
例如，借鉴新型船体结构和流线型设计，可以提高船体的水动力性能，降低水阻，增强船体的稳定性。
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52
– 用重力代替Newton数中的F
重力相似准则
F 1 2 2 L v
GP 3 G gV G g L GM
1
3 g L 2 2 L v
1 g L
2 v
v
2 P
g P LP
v
2 M
重力相似准则 Froude 相似准则
线性度 迟滞性 零点漂移
70
4.2 试验设备性能
频率响应特性 重复性 稳定性
71
05
PART FIVE
误差分析与数据处理
72
5.1 基本概念
真值 平均值 算术平均值 误差（相对误差与绝对误差）
73
5.1 基本概念
误差（偏差） 系统误差、随机误差与异常误差 精密度 正确度 精确度
74
5.2 系统误差
46
03
PART THREE
相似准则
47
3.1 相似定律
相似的条件： 模型与原型的物理属性相同 为同一物理方程所描述 机械运动相似的系统满足Newton第二定律
du F m dt
公式适用于模型和原型中任意对应点
Fp m p
du p dt p
duM FM mM dt M
48
Fp m p
53
g M LM
3.1 相似定律
当采用同一种流体，不可能同时满足重力相似准则和粘滞
力相似准则
当重力相似时
1/ 2 1 V l l g
2 V
而粘滞力相似时
V l 1 V l1 v
可知速度比尺不同，也即不能同时满足两种相似。
54
重力相似准则
在重力作用下相似的流动，其重力场相似。 映重力影响的相似准数
29
702所耐波性水池
• 七〇二研究所水动力学国防重点试验室拥有大 型耐波性水池，尺度为69m×46m×4m，配备 了三维造波系统，波浪周期0.5s～5s，最大有 义波高达0.5m，可以进行全浪向的波浪模型试 验以及三维波浪的模拟，完成了国内外大量的 波浪模型试验任务，积累了相对成熟的船舶波 浪运动测试技术和经验。耐波性水池配置了从 日本引进的浪高仪、加速度和压力传感器，以 及从比利时引进的光学运动测量系统。
1.2 船舶模型试验发展
15
1.3 船舶模型试验规程
16
1.3 船舶模型试验规程
17
2013年7月中共中央政治局进行了第八次集体学习
主题：建设海洋强国
“建设海洋强国是中国特色社会 主义事业的重要组成部分。党的十八 大作出了建设海洋强国的重大部署。 实施这一重大部署，对推动经济持续 健康发展，对维护国家主权、安全、 发展利益，对实现全面建成小康社会 目标、进而实现中华民族伟大复兴都 具有重大而深远的意义。”
30
2.3 操纵性水池
约束船模试验 在大型的拖曳水池进行，采用平面动力机构试 验，也可在回旋臂水池中进行，通过约束船模 试验，可获得作用于船模上的水动力系数，再 进行分析得到，各种机动下船舶运动状态和表 征操纵的特征参数。 自航船模试验 可以在实验室进行也可以在湖泊或水库等水面 进行，通过船模在某种机动下的自航试验，可 以直接测量出它的运动状态和表征操纵性能的 特征参数。
40
荷兰海事研究中心(MARIN)
41
41
挪威海洋工程研究中心(MARINTEK)
42
42
美国海洋技术研究中心(OTRC)
43
43
韩国海洋研究发展中(KORDI)
44
44
上海交通大学海洋工程水池
45
上海交通大学海洋工程水池
该泵出水口直径DN1800，流量≥34560m3/h，扬程≥5m，功 率630kW，半开式叶片，可调节叶片安装角度改变流量和扬程
31
2.3 操纵性水池
32
2.4 循环水槽
33
2.4 循环水槽
34
2.5 空泡水筒
35
2.5 空泡水筒
36
37
38
39
2.6 海洋工程水池
表 1 世界上著名的海洋工程试验水池的简要数据 国别 水池尺度 长 宽 水深 深井尺度 长 宽 水深 荷兰 45 36 10.5 5 5 30 短峰波 方向谱 短峰波 方向谱 0.2 6 2000 5 1990 1995 1990 1998
非电测量 放大器 记录仪器
64
4.1 试验设备-应变放大器
配接应变片及应变传感器进行应变测量 为应变片和传奇器提供桥压 对传感器输出毫伏级电压信号进行放大 有的具有低通滤波功能
65
4.1 试验设备-低通滤波器
• 当非电量测量时，由于试验环境复杂，被测信 号弱小，因此不可避免地在测试结果中，包含 高频干扰成分，其干扰信号甚至有可能将真正 有用的信号淹没。
M P aP F M M aM
重力相似准则各种比尺关系
57
3.2 船模制作-比尺
船池设备条件 耐波性试验考虑船模的自摇周期 拖车速度
58
59
• 材质：金属、木材、玻璃钢、蜡模
3.2 船模制作
60
61
3.2 船模制作
几何相似
重量控制
62
04
PART FOUR
试验设备
63
4.1 试验设备
76
5.4 异常误差
• 测量的数据中会出现个别点明显异常，偏离曲 线的整体规律，即所谓的跳点 • 判断其真伪 • 采用合适的处理方法
77
78
79
感谢各位聆听
裴玉国 大连理工大学 船舶学院
80
NeP NeM
• 牛顿相似准则： 两个相似的流动牛顿数相等
模型与原型中两个流动的作用力与 • 物理意义： 惯性力之比应相等
51
3.1 相似定律
模型与原型的流场动力相似，则作用在流场上 的各种性质的力（如重力、粘滞力、总压力、弹性 力、表面力等）都要服从牛顿相似准则，即各单项 力作用下的相似准则）。 重力相似准则 粘滞力相似准则 压力相似准则 弹性力相似准则 非定常性相似准则 表面力相似准则
• 在测量和试验中未发觉和未确认的因素引起的 误差 • 产生原因：测量仪器不良；周围环境改变；试 验人员的习惯和偏向 • 系统误差是可以清除的
75
5.3 随机误差
• 避免了系统误差后，由于客观无法避免的因素 存在的误差称为随机误差 • 其分布符合一般的统计规律:正态分布 • 多次测量用算数平均值，作为实验结果。
55
(1) 流速比尺
重力相似准则各种比尺关系
gP gM
2 v 1 g L
vP v vM
LP 0.5 L LM
3 L 2.5 L
(2)时间比尺 (3) 力的比尺
V 0.5 t L Q
dv PVP dt P 3 L dv MVM dt M 56
船模性能试验
裴 玉 国 大连理工大学船舶学院 船池实验室
1
实验课理论部分 一 二 三 船模试验概述 船模阻力试验
螺旋桨敞水试验
四
耐波性试验
五
自航试验
2 30
目录
01
试验意义
02
试验场地
03
相似律
04
试验仪器设备
05
误差分析与数据处理
3
01
PART ONE
试验意义
4
1 试验意义
5
1 试验意义
18
02
PART TWO
试验场地
19
2 试验场地
20
2.1 船池
重量：13t 速度范围：0.05-8m/s 速度精度：0.1%
21
22
23
24
25
26
27
28
2.2 耐波性水池
• 耐波性试验中船模所受的水动力主要是惯性力 和重力，粘性力相对较小，可以只考虑重力相 似，不计及粘性力影响 • 设计耐波水池的宽度，必须满足船模到造波机 之间保持足够的距离，以避免船模的反射波对 造波装置有影响 • 可吸收式造波机的应用
40
挪威 80 50 10 无
美国 45 30 6.8
加拿大 75 32 3.5 4 4
韩国 56 30 4.5
m m
多向造波机
5
12 短峰波 方向谱 0.5 10
16.5 短峰波 方向谱
8.5 短峰波 方向谱
m/s 多向造流速度, m / s 多向造阵风速度， m/s
多向拖车速度， 建成年代
• 其作用是对通带内的信号，可以无衰减的通过 ，对于落在通带外的信号具有强烈的衰减。
66
DH5922动态信号测试分析系统
• 动态信号测试分析系统集滤波器，放大器和 A/D转换为一体。 • 可对应变应力、力、压力、扭矩、温度等物理 量进行自动、准确、可靠的动态测试分析。。 • 每个通道具有独立的16位A/D转换器，实现多 通道同步采集，最高采样速率128hz/通道，各 通道舞步干扰
• 比尺关系：
du p dt p
duM FM mM dt M
代入
Fp F FM m p m mM
u p u uM
t p t t M
F t duM FM mM m u dt M
49
3.1 相似定律
• 必须有
F t 1 m u
牛顿相似准则的导出
• 质量比尺关系
6
108m大型变水深节能型拖网渔船
7
8
1 试验意义
理论分析
数值模拟
原型观测
模型试验
9
1 试验意义
10
物理模型试验的意义和地位
不可替代 和其他方法相辅相成，互为补充 需要不断发展和改进