船舶阻力复习及答案
船舶阻力复习题及部分解析
船舶阻力复习题及部分解析《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。
船舶阻力与推进
8.附加阻力:船的各种附属体受到水的阻力、水面以上的船体受到空气阻力、风浪使船的阻力相对静水时有一定增加。由这三种因素产生的阻力合成为附加阻力。
9.船舶快速性:研究船舶尽可能消耗较小的机器功率以维持一定航速的能力的科学;或者说是在给定主机功率时,表征船舶航行速度快慢的一种性能。
2)高速船的 较低速船要小得多,所以高速船船型瘦长,低速船短而肥;
3)由于 的变化对摩擦阻力和剩余阻力两种阻力成分产生相反的影响,因此实际上对于给定航速的船存在一个对应于最低阻力的 最佳值。而对于不同航速应该存在 的最佳曲线。
6.船体阻力按能量观点如何分类?
总阻力 是由兴波阻力 和粘压阻力 两部分组成。这两部分力归因于尾流及波形能量消耗。
能量:在船尾部形成漩涡要消耗能量,而一部分漩涡被冲向船的后方,同时船尾处又继续不断的产生漩涡,这样船体就要不断地供给能量,这部分能量的消耗就是以粘压阻力的形式表现的。
14.二因次法和三因次法的区别是什么?
1)傅汝德算法中,应用平板公式计算船的摩擦阻力,所以可以叫做二因次换算法;而在三因次换算法中引进形状因子以照顾船的三因次流动,所以叫做三因次换算法,又称(1+k)法;
特点:
1)首横波通常在首柱稍后处始于波峰,二为横波在尾柱之前始于波谷。在船后首尾两横波系相叠加,组成合成横波;二两波系中的散波系各不相混,清楚地分开。
2)船行波的另一特点是船波随船一起前进。
5.从阻力的角度考虑,如何选取船舶的 ?
1)低中速船的 宜取适当大一些;随着航速增大,则应降低 值,对阻力的影响是有利的;
3)船体形状是相当复杂的三因次物体,琪周围流动情况与平板相比显然有一定的差别。因为用相当平板的摩擦阻力来代替船体的摩擦阻力,必然是有误差的。
船舶阻力习题
第一章总论1. 什么是“船舶快速性”?船舶快速性研究的主要内容有哪些?2. 为什么船舶快速性问题,通常分成“船舶阻力”和“船舶推进”两部分来研究?3. 简述水面舰船阻力的组成,及每种阻力的成因?4. 简述船舶阻力分类方法。
5. 什么是船舶动力相似定律?研究船舶动力相似定律有何意义?6•在什么条件下,任意2条形似船,只要它们的Re和Fr相等,则它们有相同的总阻力系数?7•已知某远洋货轮的水线长152m,设计航速16.45kn,制作长为3.04m的船模,进行阻力试验。
分别求满足粘性力、重力相似条件的船模速度(假定实船与船模的流体运动粘性系数相同)?8. 某舰设计水线长L=84.4m,湿面积S=728m2,航速Vs=34kn。
今用a=40的船模在重力相似条件下进行阻力试验,测得水池温度t=12C (淡水)。
试求:1)相应的船模速度Vm(m/s)?2)此时实船及船模的雷诺数各是多少?3)若测得该相应速度时船模的兴波阻力为Rwm=0.52kgf,试求该舰(在15C海水)的兴波阻力Rws?第二章粘性阻力1. 实际工程中是怎样处理船舶粘性阻力的?2. 试述摩擦阻力的成因,及流体流态、雷诺数、船体湿面积对摩擦阻力的影响。
3. 船体表面边界层与平板边界层有哪些不同?4. 小结平板摩擦阻力系数计算公式,公式名称、表达式、参数、适用范围等。
5. 试述船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响及其计算处理方法。
6. 什么是污底?污底对船舶阻力有什么影响?7. 减少船体摩擦阻力的有效、实用方法有哪些?8. 试述粘压阻力的成因、基本特性,及船体粘压阻力的处理方法。
9. 船舶设计时从降低船体粘压阻力出发,应该注意哪些方面?10. 试述琼斯尾流测量法确定船体粘性阻力的基本原理和方法11. 某海上单桨运输船,水线长L=126m宽B=18m,吃水T=5.6m,方形系数Cb=0.62,速度Vs=12kn,试用各种公式计算摩擦阻力(ts=15E ,A Cf =0.0004)。
《船舶快速性(船舶阻力与推进)》期末考试试卷附答案
《船舶快速性(船舶阻力与推进)》期末考试试卷附答案一、单选(共20小题,每小题3分,共60分)1.对船舶粘压阻力影响最大的因素是( )A .船舶前体形状B .船舶后体形状C .船舶速度D .船舶长度2.船舶阻力中属于压差阻力的是( )A .摩擦阻力和粘压阻力B .粘压阻力和兴波阻力C .摩擦阻力和兴波阻力D .破波阻力和粘压阻力3.以下对雷诺数νVx =Re 对摩擦阻力的影响的描述正确的是( )A .来流速度V 不变时,由于x 增大引起Re 增大时,摩擦阻力减小B .当x 不变时,由于速度V 增大引起Re 增大时,摩擦阻力减小C .雷诺数增大,摩擦阻力减小D .雷诺数增大,摩擦阻力增大4.船舶兴波中存在相互干扰的波系是( )A .船首散波系和船尾散波系B .船首散波系和船尾横波系C .船首横波系和船尾散波系D .船首横波系和船尾横波系5.匀速直线运动的船舶,其船行波波能的传播速度与船速的关系是( )A .二者相等B .前者为后者的一半C .前者为后者的两倍D .与船型相关6.下列对船模数据的表达不恰当的是( )A .∆/~R F rlB . ∆∇/~R F rC . )/(~2∇∇∆r r F R FD . )/(~2∇∆r rl F R F 7.保持排水量和长度不变时,改变棱形系数时,下面对其对阻力的影响描述不正确的是( )A .其对摩擦阻力的影响很小B .低速时,棱形系数小,剩余阻力小C .中速时,棱形系数小,剩余阻力小D .高速时,棱形系数小,剩余阻力小8.浅水中船舶的阻力与深水相比会( )A .增大B .减小C .基本一致D .视具体情况况而定9.高速船的船型一般比低速船瘦长,主要是为了减小( )A .兴波阻力B .粘压阻力C .摩擦阻力D .破波阻力10.以下对于滑行艇的描述正确的是( )A .滑行艇的重心位置一般在船舯处,以调整其航行时的姿态B .滑行艇一般采用较大的长宽比,以降低高速航行时的阻力C .滑行艇的重心位置一般在船舯之后,可使滑行艇以“最佳航行纵倾角”航行D .滑行艇尺度越大,滑行面积越大,越容易进入滑行状态11.船舶推进效率是( )A .由螺旋桨敞水效率、船身效率、相对旋转效率和轴系效率组成B .船舶有效功率与螺旋桨船后收到功率的比值C .船舶有效功率与螺旋桨敞水收到功率的比值D .螺旋桨推力功率与敞水收到功率的比值12.习惯上常常采用节()kn 来作为船舶速度的单位,以下表达正确的( )A .s m kn /852.11=B .s m kn /51444.01=C .s m kn /0.11=D .h km kn /11=13.等螺距螺旋桨( )A .各半径处螺距和螺距角都相同B .各半径处螺距和螺距角都不同C .各半径处螺距角都不同D .各半径处螺距有可能不同14.螺旋桨桨叶带有一定的向后纵斜的好处是( )A .减小螺旋桨自身的水阻力B .相对增大桨的直径,提高敞水效率C .增大与船体尾框的间隙,减少由桨引起的船体振动D .为了避免螺旋桨空泡的出现15.根据理想推进器理论,螺旋桨载荷系数越小,螺旋桨效率( )A .越高B .越低C .不一定D .不变16.在拖曳水池中进行螺旋桨敞水试验,当沉深足够时,需要满足的相似条件是( )A .空泡数相等B .雷诺数相等C .傅氏数相等D .进速系数相等17.所谓实效伴流指( )A .推力等于零时的伴流B .在没有螺旋桨时桨盘处的伴流C .不考虑粘性时的伴流D .有螺旋桨存在时,桨盘处的伴流18.增大伴流( )A .对于提高船身效率有利,但是对敞水效率不利B .对于提高船身效率和敞水效率均有利C .对于提高船身效率有利,但是对于相对旋转效率不利D .对于提高船身效率和敞水效率均不利19.桨叶不产生空泡的条件为( )A .叶切面上的减压系数大于空泡数B .叶切面上的减压系数小于空泡数C .叶切面上的减压系数等于空泡数D .叶切面上的减压系数恒等于常数20.主机负荷过重,主机转速达不到额定转速(相差不大),在不改变桨的设计前提下,最简单的办法是( )A .更换主机B .更换齿轮箱C .削桨,将桨的直径略微减小D .增设压浪板二、填空(共5空,每空2分,共10分)1.附体阻力的主要成分是 与 。
船舶阻力复习题及部分解析
《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。
船舶阻力
第一章 1.什么是快速性? 船舶快速性是在给定主机功率时,表征船舶航速高低的一种性能。
加2.船体阻力的分类: a 、船舶周围流动现象和产生的原因来分类 R t = R w + R f + R pvb 、按作用在船体表面上的流体作用力的方向来分类 R t = R f + R p C 、按流体性质分类 Rt=Rw+Rv ,其中,Rv=Rf+Rpv d.付汝德分类 Rt=Rf+Rr ,其中,Rr=Rw+Rvp 2.什么叫力学相似? 两物系任一对应里成比例,所有涉及的力有惯性力,粘性力,重力。
3.付汝德相似的条件是什么?当两形似船的付汝德数Fr 相等时,兴波阻力系数Cw 必相等。
4.什么是比较律? 形似船在相应速度时(或相同付汝德数Fr ),单位排水量兴波阻力必相等。
(付汝德比较定律)5.雷诺相似的条件是什么?当雷诺数相同时,两形似物体粘性阻力系数必相等。
当雷诺数相同时,不同平板的摩擦阻力系数必相等。
6.为什么说全相似不可能? 全相似定律:水面船舶的总阻力系数是雷诺数和付汝德的函数,若能实船和船模的雷诺数和付汝德数同时相等,就称为全相似,在满足全相似的条件下,实船和船模的总阻力系数为一常数,称为全相似定律。
若付汝德数和雷诺数同时相等时,则船模和实船的长度以及运动粘性系数应满足实际上船模是在水池中进行试验,而海水和淡水的运动粘性系数相差不大。
可假定,则要满足全相似条件,除非即而且,这意味着实船即船模,或实船在试验池内进行试验,这显然是不现实的。
第二章 7.简述摩擦阻力产生的原因、计算方法。
原因:当水或客气流经平板表面时,由于流体的粘性作用,在平板表面附近形成界层,虽然界层厚度很小,但界层内流体速度的变化率很大。
8.减小摩擦阻力的措施。
减小摩擦阻力的方法:1、首先从船体设计本身考虑,低速船选取较大的排水体积长度系数(或较小的L/B)从减小湿面积的观点看是合理的,另外减少不必要的附体如呆木等,或尽量采用表面积较小的附体亦可减少摩擦阻力。
船舶阻力复习及答案
船舶阻力复习及答案第一章概述1.船舶快速性,船舶快速性问题的分解。
船的快速性:在给定的主机功率下,这种快速性对某艘速度较高的船是有好处的。
或者,一个当一艘给定的船需要达到一定的速度时,主机功率越小,速度越快。
船舶快速性被简化为两个部分:“船舶阻力”部分:研究恒速直线航行时船体遇到的各种阻力问题。
“船舶推进”部分:研究克服船体阻力的推进器及其与船体的相互作用,以及船舶、机器和螺旋桨(推力进入设备)匹配问题。
2.船舶阻力,船舶阻力研究的主要内容和方法。
船舶阻力:在航行过程中,由于流体(水和空气)阻止船舶前进的力,它与船体的运动同相。
反作用力被称为船的阻力。
船舶阻力研究的主要内容:1.以一定速度在水中直线航行的船舶遇到各种阻力的原因和特性;2.阻力随速度、船型和外部条件的变化规律;3.研究降低阻力的方法,寻求设计低阻力的优秀船型。
4.如何准确估算船舶阻力,为螺旋桨(螺旋桨)设计提供依据,以确定主机功率。
研究船舶阻力的方法;1.理论研究方法:应用流体力学理论,通过观察、调查、思考和分析问题,抓住问题主题的核心和关键,决定要采取的措施。
2.试验方法:包括船模试验和实船试验。
船模试验是基于对问题本质的理性理解,根据相似性该理论在测试单元中进行测试,以获得问题的定性和定量解决方案。
3.数值模拟:根据数学模型,用数值方法预测船舶的航行性能,优化船型和螺旋桨设计。
3.水面舰船阻力的构成及各阻力产生的原因。
船舶在水面航行的阻力包括裸船体阻力和附加阻力,其中附加阻力包括空气阻力、风暴阻力和附体阻力。
船体阻力产生的原因:波浪在船体运动过程中上升,船头的波峰增加了头部压力,而船尾的波谷降低了尾部压力,产生了波浪阻力;由于水的粘性,在船体周围形成一个“边界层”,使船体在运动过程中受到摩擦阻力。
涡流通常是在船体曲率突然变化时产生的,尤其是在船尾,导致涡流的出现。
举升船体前后的压力不平衡,导致粘性压力阻力。
4.船舶阻力的分类方法。
船舶阻力习题答案
船舶阻力与推进(2)参考答案第三章 兴波阻力1.某长江双桨客货船水线长108m ,方形系数0.594,中横剖面系数0.97。
试用圆圈P 理论判别航速15.5kn 、16.7kn 、19.5kn 时阻力是处于峰值还是谷值。
解:依题意得:612.097.0594.0===M B P C C C 当m/s 973.7kn 5.15==V 时,767.0108793.7==L V 根据767.0612.0==LV C P ,查图3-14知:阻力处于谷值 当m/s 590.8kn 7.16==V 时,827.0108590.8==L V 根据827.0612.0==LV C P ,查图3-14知:阻力处于谷值 当m/s 031.10kn 5.19==V 时,965.0108031.10==L V 根据965.0612.0==LV C P ,查图3-14知:阻力处于峰值 2.某沿海货船垂线间长86m ,服务航速10.8kn ,最大航速11.62kn ,棱形系数0.757.试问该船在上述两个航速下圆圈P 值为多少?是否属于有利范围。
解:当m/s 556.5kn 8.10==V 时551.014.3286757.08.9556.52=⨯⨯⨯==πL gC V P P 根据599.086556.5757.0===L V C P ,查图3-14知:有利干扰 当m/s 977.5kn 62.11==V 时593.014.3286757.08.9977.52=⨯⨯⨯==πL gC V P P根据645.086977.5757.0===L V C P ,查图3-14知:不利干扰 3.已知某船船长100m ,船宽12m ,吃水6m ,横剖面面积曲线是关于船长的一个分段函数⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤+--<≤--<≤-++-=501570)15(352152070205070)20(90722x x x x x A s ,当航速为15kn 时,求船体首尾横波相位差。
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。
船舶阻力复习思考题
船舶阻力复习思考题(含答案)1.何谓“船舶快速性”?在给定航速要求情况下,设计时追求高的船舶快速性是否还有意义?为什么?(1)“船舶快速性”是研究船舶尽可能消耗小的主机功率以维持一定航速的能力。
或者说,在给定主机功率时,表征船舶航速高低的一种性能。
(2)有意义,对一定的船舶要求达到一定航速时,所需主机功率小者,谓之快速性好,反之较差。
2.简述船舶阻力的分类;船体阻力的分类。
(1)船舶阻力的分类:按流体种类分:空气阻力、水阻力。
(2)船体阻力的分类:按产生阻力的物理现象分类:兴波阻力 Rw、摩擦阻力 Rf、粘压阻力 Rpv按作用力的方向分类:摩擦阻力 Rf、压阻力 Rp;按流体性质分类:兴波阻力 Rw、粘性阻力 Rv;傅汝德阻力分类:摩擦阻力 Rf,剩余阻力 Rr。
3.影响船体阻力的因素主要有哪些?① 船型② 航速③外界条件(水深,温度,流体介质等)4.形似船,相应速度的概念。
(1)形似船:是指仅大小不同形状完全相似(即几何相似)的船舶之间的统称,如实船和它的船模即为相似船。
(2)相应速度:是指形似船之间,为了保持傅汝德数Fr相同,则它们的速度必须满足一定的对应关系。
5.若要直接从船模的总阻力求实船的总阻力,必须满足怎样的相似条件?事实上这样的条件能实现吗?为什么?(1)需满足:船体总阻力相似定律——全相似定律(包括了:粘性阻力相似定律——雷诺定律、兴波阻力相似定律——傅汝德定律);(2)事实上这样的条件不能实现,因为①船模要在运动粘性系数比水小得多的流体中进行试验,目前还办不到;②若在水池中进行试验,则船模的速度较大,难以实现。
6.何谓相当平板?何谓形状效应?引入相当平板概念后船体曲率为什么会影响摩擦阻力?影响情况如何?(1)相当平板:船体的摩擦阻力与其同速度、同长度、同湿面积的光滑平板摩擦阻力相当,该假定中的“光滑平板”就称为该船的“相当平板”。
(2)形状效应:由于船体弯曲表面影响使其摩擦阻力与相当平板计算所得结果的差别称为形状效应。
船舶阻力推进计算题及答案
船舶阻力与推进典型例题详解1.1.FroudeFroude 比较定律和Froude 假定及其相关一些概念例题1:某万吨船的船长=wl L 167m,排水量=∆25000t,航速kn V s 16=,对应船模缩尺比33=α,试着求船模的长度、排水量及其相应的速度。
解:根据流体力学中相似定律,可以知道有以下规律:α=VmVsα=m sL L 3αρρsm m s =∆∆因此求解结果如下表所示:参数Lwl(m)∆(t)Vs 实船1672500016船模5.0606060610.6956618532.7852425例题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(m)航速(kn/h)货船12012客货船16023高速客船8523鱼雷艇2632拖轮46127分别计算它们的Froude 数Fn 和速长比LV s,并判断它们属于何种速度范围?解:注意计算Froude 数中各个量单位,gLV Fr s=,其中速度使用m/s 单位,g 为9.8m/s^2,L 单位为m ,而在速长比中,v 的单位为kn ,L 的单位为ft ,两者关系:L V F sr 2977.0=Fr LVs355.3=计算结果如下:L (m )航速(kn/h )Vs(km/h)Fr 船长(ft )速长比货船120.0012.00 6.170.18393.700.60客货船160.0023.0011.830.30524.93 1.00高速客船85.0023.0011.830.41278.87 1.38鱼雷艇26.0032.0016.46 1.0385.30 3.46拖轮(单放)46.0012.00 6.170.29150.920.98拖轮(拖带)46.007.003.600.17150.920.57例题3:某海船m L wl 100=,m B 14=,m T 5=,排水体积34200m =∇,航速为17kn,(1)试求缩尺比为20、25、30、35时船模的相当速度和重量;(2)当缩尺比为25,在相当速度时测得兴波阻力为1公斤,实验水池温度为12度,求其他船模在相当速度时的兴波阻力;(3)所有船模对应的实船在水温15度的海水中兴波阻力为多少吨?解:第一问考查相似定律,第二问考查Froude 比较定律,计算结果如下:α实船排水体积船模排水体积(m3)实船航速(m/s)船模速度(m/s )船模相当重量kg 船模Rw (kg )实船(kg )204200.000.538.74 1.96524.50 1.9516049.77254200.000.278.74 1.75268.54 1.0016049.77304200.000.168.74 1.60155.410.5816049.77354200.000.108.741.4897.870.3616049.772.二因次法解决船舶阻力问题(62)(B)例题4:某海船的水线长m L wl 100=,宽度m B 14=,吃水m T 5=,排水体积34200m =∇,中央剖面面积269m A M =,航速17kn,试求尺度比为25=α的船模相应速度。
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。
船舶阻力与推进 答案
船舶阻力与推进答案一单项选择题1.以下关于降低粘压阻力的船型要求说法,错误的是(D )A.去流段长度满足Lr4.≥B.后体收缩要缓和C.前体线型应适当注意D.避免船体曲率变化过小2.由于兴波干扰作用,兴波阻力曲线上会出现(B)。
A.首波系和尾波系B.波阻谷点和波阻峰点C.横波系、散波系D.基元波、叠加波3.船模阻力试验前要安装人工激流装置,一般用1φ=mm细金属丝缚在船模上,该金属丝应装在船模的(A)。
A.9.5站B.9.75站C.9.25站D.9站4.假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力,通常称为(D)A.雷诺定律B.傅汝德定律C.傅汝德假定D.平板假定5. 剩余阻力通常包含(B )A.摩擦阻力和粘压阻力B.兴波阻力和粘压阻力C.破波阻力和波形阻力D.摩擦阻力和压差阻力6.下列几种推进器中,推进效率最高的是(A)A.螺旋桨B.明轮C.直叶推进器D.喷水推进器7.螺旋桨工作时,桨叶所受的应力最大处为(B)A.叶梢B.根部C.0.6R处D.0.25R处8.已知螺旋桨的直径为5米,该桨的盘面积等于(C)A.30.213m2B.4.90625m2C.19.625m2D.29.367m29.螺旋桨模型的敞水试验中,实际上桨模与实桨之间只能满足的条件为(C)A.傅汝德数相等B.雷诺数相等C.进速系数相等D.雷诺数和进速系数均相等10.某船的船后平均伴流分数为0.18,推力减额分数为0.13,则该船的船身效率为(D)A.0.96 B.1.0C.1.04 D.1.0611.螺旋桨进速AV与船速V的关系为(A)A.AV V<B.AV V>C.AV V=D.不确定12.下列不一定介于[0,1]之间的效率是(B)A.0ηB.HηC.RηD.Sη13.对于船体表面粗糙度的处理采用粗糙度补贴系数,对于一般船舶,我国取fC∆为(C)A.30210.-⨯B.30310.-⨯C.30410.-⨯D.30510.-⨯14.船模阻力试验是将实船按一定缩尺比制成几何相似的船模,在船池中拖曳以测得船模阻力与速度之间的关系,应满足的条件是(B)A.Re相等B.Fr相等C.Re和Fr相等D.无条件二、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)1.当两条形似船雷诺数相等时,粘性阻力系数必相等。
1111船舶阻力复习题及部分解析上交教材
1111船舶阻力复习题及部分解析(上交教材)船舶阻力是指船舶在航行过程中所受到的阻力。
了解船舶阻力的大小和来源对于设计和操作船舶都非常重要。
下面是一些船舶阻力的复习题及部分解析,帮助你更好地理解船舶阻力的相关概念。
1.什么是船舶阻力?它的主要来源有哪些?答:船舶阻力是指船舶在航行中所受到的阻碍其前进的力。
主要来源有摩擦阻力、波浪阻力和气象阻力。
2.什么是摩擦阻力?它又可以分为哪几种类型?答:摩擦阻力是指船体与水流接触时所产生的阻力。
它可以分为湿表面摩擦阻力和干表面摩擦阻力两种类型。
3.什么是湿表面摩擦阻力?它与什么因素有关?答:湿表面摩擦阻力是指船体表面与水流接触时所产生的阻力。
它与船舶的船体形状、表面光滑度以及水流的速度有关。
4.什么是干表面摩擦阻力?它与什么因素有关?答:干表面摩擦阻力是指船体表面与空气接触时所产生的阻力。
它与船舶的船体形状、表面光滑度以及空气的速度有关。
5.什么是波浪阻力?它与什么因素有关?答:波浪阻力是指船舶在航行过程中所产生的波浪所产生的阻力。
它与船舶的速度、船体形状以及波浪的高度有关。
6.什么是气象阻力?它与什么因素有关?答:气象阻力是指船舶在航行中所受到的风力和海浪的阻力。
它与风速、风向、海浪的高度以及船舶的船体形状有关。
7.如何减小船舶阻力?答:可以通过改善船体的流线型、提高船体表面的光滑度、减小船舶的波浪产生等方法来减小船舶阻力。
8.什么是副阻力?它与什么因素有关?答:副阻力是指船舶在航行中所受到的与方向变化相关的阻力。
它与船舶的转向性能、舵角以及船舶的速度有关。
9.什么是背波阻力?它与什么因素有关?答:背波阻力是指船舶在航行中所受到的由于波浪的存在而产生的阻力。
它与船舶的速度、波浪的高度以及船舶与波浪的相对位置有关。
10.什么是潜波阻力?它与什么因素有关?答:潜波阻力是指船舶在航行中所受到的由于船舶在水中的部分潜入而产生的阻力。
它与船舶的船体形状、船舶的吃水深度以及船舶的速度有关。
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(完整)江苏科技⼤学船舶阻⼒与推进试题及答案,推荐⽂档学院专业班级学号姓名密封线内不要答题密封线内不要答题江苏科技⼤学 2011-2012学年 II 学期《船舶阻⼒与推进》课程试题(A)卷参考答案与评分标准⼀、名词解释(18分,每题3分):1. 粘压阻⼒由粘性引起的船体前后压⼒不平衡⽽产⽣的阻⼒。
2. 傅汝德定律对于给定船型的兴波阻⼒系数仅是傅汝德数的函数,当两船的Fr 相等时,兴波阻⼒系数Cw 必相等。
3. 汹涛阻⼒船舶在风浪中航⾏时所增加的阻⼒部分4、推进器把发动机发出的功率转换为推船前进的动⼒的专门装置和机构。
5、进速系数螺旋桨进程与螺旋桨直径之⽐。
6、推进系数P.C有效马⼒与机器马⼒之⽐。
题号⼀⼆三四五六七⼋总分得分⼆、选择与填空题(20分)1、通常把兴波阻⼒和粘压阻⼒合并称为剩余阻⼒。
2、假定船体的摩擦阻⼒等于同速度、同长度、同湿⾯积的平板摩擦阻⼒。
通常称为相当平板假定。
3、由于兴波⼲扰作⽤,兴波阻⼒系数曲线上会出现波阻峰点和波阻⾕点。
4、某内河船船长L wl=60m,航速Vs=18km/h,ν=1.13902/106(m2/s),采⽤1957ITTC 公式计算得摩擦阻⼒系数等于0.0018 。
5、粗糙度补贴系数,其作⽤在于(c )。
a. 增加表⾯粗糙度b. 减⼩表⾯粗糙度c. 计及表⾯粗糙度对摩擦阻⼒的影响d. 计算船体表⾯粗糙程度6、螺旋桨⼯作时,桨叶所受的应⼒最⼤。
(b )a. 叶梢b. 根部c. 0.6R处d. 0.25R处7、MAUw型螺旋桨与其原型AU型螺旋桨相⽐,其不同之处在于(d )a. 减⼩了导缘的⾼度b. 增加了拱度c. 尾部上翘d. a+b+c8、桨叶某点B处发⽣空泡的条件是该处ξ≥σ。
9、在进⾏螺旋桨模型敞⽔试验时通常只满⾜进速系数相等;在空泡试验时需满⾜进速系数及空泡数相等。
10、关于螺旋桨各种效率问题,正确的是( c )。
a. 理想推进器效率ηiA可以等于1b. ηi=ηOc .ηHηR可能⼤于1 d.各类效率均不可能⼤于1三、简答题(30分)1、简要叙述三因次换算法的基本思想。
船舶阻力复习思考题
船舶阻力复习思考题(含答案)1.何谓“船舶快速性”?在给定航速要求情况下,设计时追求高的船舶快速性是否还有意义?为什么?(1)“船舶快速性”是研究船舶尽可能消耗小的主机功率以维持一定航速的能力。
或者说,在给定主机功率时,表征船舶航速高低的一种性能。
(2)有意义,对一定的船舶要求达到一定航速时,所需主机功率小者,谓之快速性好,反之较差。
2.简述船舶阻力的分类;船体阻力的分类。
(1)船舶阻力的分类:按流体种类分:空气阻力、水阻力。
(2)船体阻力的分类:按产生阻力的物理现象分类:兴波阻力 Rw、摩擦阻力 Rf、粘压阻力 Rpv按作用力的方向分类:摩擦阻力 Rf、压阻力 Rp;按流体性质分类:兴波阻力 Rw、粘性阻力 Rv;傅汝德阻力分类:摩擦阻力 Rf,剩余阻力 Rr。
3.影响船体阻力的因素主要有哪些?① 船型② 航速③外界条件(水深,温度,流体介质等)4.形似船,相应速度的概念。
(1)形似船:是指仅大小不同形状完全相似(即几何相似)的船舶之间的统称,如实船和它的船模即为相似船。
(2)相应速度:是指形似船之间,为了保持傅汝德数Fr相同,则它们的速度必须满足一定的对应关系。
5.若要直接从船模的总阻力求实船的总阻力,必须满足怎样的相似条件?事实上这样的条件能实现吗?为什么?(1)需满足:船体总阻力相似定律——全相似定律(包括了:粘性阻力相似定律——雷诺定律、兴波阻力相似定律——傅汝德定律);(2)事实上这样的条件不能实现,因为①船模要在运动粘性系数比水小得多的流体中进行试验,目前还办不到;②若在水池中进行试验,则船模的速度较大,难以实现。
6.何谓相当平板?何谓形状效应?引入相当平板概念后船体曲率为什么会影响摩擦阻力?影响情况如何?(1)相当平板:船体的摩擦阻力与其同速度、同长度、同湿面积的光滑平板摩擦阻力相当,该假定中的“光滑平板”就称为该船的“相当平板”。
(2)形状效应:由于船体弯曲表面影响使其摩擦阻力与相当平板计算所得结果的差别称为形状效应。
船舶阻力与推进答案
船舶阻力与推进答案
一、选择题
1-5、BBADB 6-10、DDDAC 11-15、BBCCA 16-20、DDBBC
二、简答题
1. 答:(1)减小兴波阻力。
对于中高速船,球鼻艏产生的波系与船体波系可能发生有利干扰,从而减小兴波阻力;(2)减小舭涡阻力。
对于低速肥大船型,满载时球鼻艏可减小首部舭涡,压载时主要减小破波阻力。
此外,肥大船安装球鼻艏后,可减小埋首现象;(3)减小破波阻力。
对于低速肥大船型,加装球鼻艏,大大改善了船首柱附近的压力分布,缓和了船首破波情况,从而降低了破波阻力。
2. 答:(1)定义形状因子为r=(1+k)=Cvm/Cfm0 (2分); (2)在Fn=0.1~0.2,假定Cw=yFn4 ,→Ct/Cf0=r+ yFn4/Cf0 ,此即Ct/Cf0关于Fn4/Cf0的一次方程,取若干试验点,按直线拟合之,该直线在纵轴上的截距即为形状因子。
3. 答:当吃水受限制时,桨直径受限制,采用隧道艉型后,可增加螺旋桨直径,从而增加盘面积,使载荷系数减少,推进器效率得到提高
三、应用题
解: 首先根据额定转速和船后收到功率可以确定敞水额定扭矩:
m KN Q nQ P R DB -=⨯⨯=⇒=04.236
286001.1/200πηπ 进而根据额定扭矩可以确定系柱工况对应的转速:
rps ..n .D n Q K Q 4045
02042304505520=⨯=⇒==ρ 根据推力表达式可得系柱工况下螺旋桨发出的推力:
KN T 6421625.040=⨯⨯= 此时所需船后收到功率为KW nQ P R DB 573/20==ηπ。
船舶原理试题及答案
船舶原理试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 船舶的浮性是指船舶在水面上能够保持平衡的能力,其基本原理是()。
A. 阿基米德原理B. 牛顿第三定律C. 伯努利定理D. 欧拉定律2. 船舶的稳定性主要分为哪两种类型?()A. 纵向稳定性和横向稳定性B. 初始稳定性和最终稳定性C. 静态稳定性和动态稳定性D. 局部稳定性和整体稳定性3. 船舶阻力主要包括哪两种形式?()A. 摩擦阻力和波阻力B. 空气阻力和水阻力C. 表面阻力和内部阻力D. 静态阻力和动态阻力4. 船舶推进方式主要有哪几种?()A. 螺旋桨推进、喷水推进和风帆推进B. 螺旋桨推进、蒸汽推进和风帆推进C. 螺旋桨推进、喷水推进和蒸汽推进D. 蒸汽推进、喷水推进和风帆推进5. 船舶操纵性能主要取决于哪些因素?()A. 船舶尺寸和形状B. 船舶动力系统C. 船舶的载重和吃水D. 所有以上因素6. 船舶的排水量是指()。
A. 船舶满载时的重量B. 船舶空载时的重量C. 船舶在水中排开的水的重量D. 船舶在空气中的重量7. 船舶的吃水是指()。
A. 船舶底部到水面的垂直距离B. 船舶底部到船体最宽处的垂直距离C. 船舶底部到船体最窄处的垂直距离D. 船舶底部到船体最深处的垂直距离8. 船舶的稳心高度是指()。
A. 船舶重心到水面的垂直距离B. 船舶重心到船体最宽处的垂直距离C. 船舶重心到船体最窄处的垂直距离D. 船舶重心到船体最深处的垂直距离9. 船舶的航速与下列哪个因素无关?()A. 船舶的阻力B. 船舶的推进力C. 船舶的载重D. 船舶的船型10. 船舶的操纵性主要体现在()。
A. 船舶的加速性能B. 船舶的减速性能C. 船舶的转向性能D. 船舶的稳定性二、简答题(每题10分,共30分)1. 简述阿基米德原理在船舶浮性中的应用。
2. 描述船舶在静水中的稳定性和在波浪中的动态稳定性的区别。
3. 解释船舶阻力的来源,并简述如何减小船舶阻力。
船舶阻力试题
Frude定理是指形似船在具有相同的Fr数(即相应速度)时,单位排水量兴波阻力必相等。作用:由此定理,在实验求得船模的兴波阻力之后,就可以得到相应速度时的实船兴波阻力。
10、什么是全相似?
为什么说实船与船模不能全相似?实船和船模的雷洛数和付汝德数同时相等,就称为全相似。
随着侵深增加,潜艇产生的兴波阻力减小,到一定深度,几乎无兴波阻力,因此潜艇几乎不受到兴波阻力。
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。
6、产生船舶阻力的主要原因:水,空气的粘性,船舶曲度的变化,水的惯性。船舶航行的环境和载体是有粘性、惯性、易流动的水,船在水中的位置移动必定导致水的位置的改变即流动,使水流动需要消耗能量,而消耗的能量以阻力的形式表现,故产生阻力的根本原因是水的粘性、惯性和易流性。
7、潜艇和水面船舶所受到的阻力有哪些区别?
c、选择合理的船型系数
d、采用球鼻首、消波水翼等造成有利干扰
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、船舶阻力分类方法、优缺点
按照产生阻力的物理现象分类:Rt=Rw+Rf+Rpv即兴波阻力、摩擦阻力、粘压阻力
按照作用方向分类:分为由兴波和漩涡引起的垂直于船体表面的压力和船体比安眠切向力作用的水质点的摩擦阻力Rt=Rf+Rp
3、船舶阻力分类方法、优缺点
4、船舶周围流场的主要物理现象是什么?对阻力有哪些影响?
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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。
船舶动力相似定律:航行于水面的船舶,其阻力和船体几何尺寸、航速、水的运动粘性系数,水的质量密度和重力加速度等有关用一种函数表示形式来联系船体阻力和这些物理量之间的关系。
研究船舶动力相似定律的意义:如果建立了船舶阻力的函数表示式,则可给出船模与实船满足动力相似的条件并作为将船模试验结果换算到实船的根据。
第二章粘性阻力1.边界层,边界层厚度S,边界层内流体流态及其特点。
边界层:当水流过平板时,由于水具有粘性,平板表面处的水质点均被粘附在平板上,平板表面上的流速为0,据平板表面3处流速达到来流速度,存在粘性作用的这一薄层水流称为边界层。
3称为边界层厚度。
边界层内流体的流态和特点:1.层流:在平板前端部分,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。
2.紊流:在平板后部,水质点互相碰撞,运动方向极不规则,但其平均速度还是沿平板方向前进、界层厚度沿板长方向的增长较层流情况为快。
3.过渡流:介于层流和紊流之间的一段过渡状态。
2.与平板边界层对比,船体表面边界层的特点。
1.船体边界层外缘势流的速度和压力沿船体表面均发生变化。
2.船体边界层内存在纵向压力梯度,首部压力高,中部较低而尾部又相应有所升高。
3.摩擦阻力的成因,及流体流态、雷诺数、湿面积对摩擦阻力的影响。
摩擦阻力的成因: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,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。
在相同来流条件下,紊流的摩擦阻力系数较层流情况为大。
当增大时,平均摩擦阻力系数和局部摩擦阻力系数均下降。
减小湿面积可以降低摩擦阻力。
4.船体摩擦阻力的处理方法,相当平板定义。
在“相当平板”假定的前提下,用平板摩擦阻力公式来计算船体的摩擦阻力。
相当平板:在摩擦阻力计算中,实船或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,该假定中的“光滑平板”就称为该船的“相当平板”。
5•平板摩擦阻力系数计算的1957ITTC公式,适用范围。
6•船体表面粗糙度,粗糙度对摩擦阻力的影响及其计算处理方法,心f 取值。
船体表面粗糙度可分为普遍粗糙度和局部粗糙度。
普遍粗糙度主要是油漆面的粗糙度和壳板表面的凹凸不平,局部粗糙度主要为焊缝、铆钉、开孔以及突出物等粗糙度。
微小的粗糙度会导致摩擦阻力较大的增加。
采用粗糙度补贴系数”的形式计算船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响,/Cf=0.0004.7.船舶污底,污底对船舶阻力的影响,减小污底影响的措施船舶污底:船舶在营运过程中,船体水下部分因长期浸泡在水中,除钢板被腐蚀外,海水中的生物将附着在船体上生长,是船体表面凹凸不平,大大增加了船体表面的粗糙度,阻力增加很大,这种现象称为污底。
污底会增加船舶的总阻力,造成船速下降。
防治污底的方法通常是现在船体表面敷涂两遍防锈漆,然后再涂一、二遍防污漆,因为防污漆有避污作用,可以在层流底层中保持有一定的毒素含量,可以使幼小的贝类、海草等致死。
此外,污底的海船在淡水港内停泊数日后再行出海,其附着的贝类和海草的大部分因死亡而脱落。
8.船体摩擦阻力计算的步骤。
1.计算船的湿表面积2.计算雷诺数3.根据光滑平板摩擦阻力公式算出或相应的表中查出摩擦阻力系数Cf4决定粗糙度补贴系数心f=0.00045.算出船的摩擦阻力9.减少船体摩擦阻力的有效、实用方法。
1.减小湿面积2.减小表面粗糙度3.边界层控制4.喷注降阻剂5.气膜减阻6.采用高性能船10.粘压阻力的成因、基本特性,及船体粘压阻力的处理方法。
粘压阻力的成因:在实际流体中,由于粘性而形成边界层,水质点由于动能的消耗而产生压力差,出现边界层分离的现象,界层分离后产生的旋涡造成了船首尾压差,便产生了粘压阻力。
粘压阻力特性:1.船的后体收缩,沿曲面的流速变化较缓慢,粘压阻力减小。
2.采用船首底升高的球鼻首,首部舭侧水流明显趋于水平方向流动,能明显改善阻力性能。
3.层流的粘压阻力较紊流的情况大。
粘压阻力的处理方法:一种是将粘压阻力归并入兴波阻力而统称为剩余阻力,另一种是将粘压阻力以形状因子的形式与摩擦阻力联系在一起而统称为粘性阻力。
11.船舶设计时从降低船体粘压阻力出发,应该注意哪些方面?1.应注意船的后体形2.应避免船体曲率变化过大3.前体线型应予适当注意第三章兴波阻力1.深水平面进行波的波形、波长、周期、波速、波能、波能传播速度,及其相互关系。
2.船行波的成因,船型波的主要特性,凯尔文角。
船行波的成因:水流流经弯曲的船体时,沿船体表面的压力分布不一样,导致船体周围的水面升高或降低,在重力和惯性的作用下,在船后形成实际的船波。
船行波的特性:1.凯尔文角:横波和散波相交处成尖角,各尖角与原点的连线称为尖点线,它与运动方向的夹角为19° 28’该角称为凯尔文角。
3•兴波干扰,兴波长度mL,船舶兴波干扰的结果。
兴波干扰:由于实际船体兴波存在船首波系和船尾波系,且两波系种的横波在船尾处相遇而叠加,这种现象称为兴波干扰。
兴波长度:船首横波的第一个波峰和船尾横波第一个波峰之间的距离称为兴波长度。
4.船体兴波阻力的主要特性。
随船速增加,兴波阻力将很快增加,同时对低速船而言,兴波阻力在总阻力中所占比例很小,而对高速船来说,兴波阻力将占很大的比例。
5.影响兴波阻力的主要船型参数。
1•船体首部形状对兴波阻力的影响最为突出2•相同Fr时丰满船的Cw较大3•兴波长度与波长之比对兴波阻力也有影响4•兴波干扰主要与L和Cp有关6.* 用Op理论、傅汝德数预测波阻的峰、谷点。
7.用船模试验确定船体兴波阻力的二因次法、三因次法。
二因次法Cr二Ctm-Cfm通过模型试验确定剩余阻力系数Cr来确定、分析兴波阻力。
三因次法Cw二Ctm-(1+k)Cfm通过模型试验确定兴波阻力系数来确定、分析兴波阻力。
8.减小常规船兴波阻力的方法,减小兴波阻力的船舶设计新概念。
减小常规船兴波阻力的方法:1.选择合理的船型系数2.设计良好的首尾3.造成有利的波系干扰4.高速排水型艇安装消波水翼应用不同设计概念减小兴波阻力:1.双体和多体船设计概念2.是船体抬出水面设计概念3 .船体下潜设计概念4.复合设计概念9.破波阻力的成因,破波阻力的特性。
破冰阻力的成因:破冰阻力的出现时船体周围及其复杂的波浪运动的结果。
破冰阻力的特性:1.对于航速较高的丰满船型,破冰阻力是一种不容忽视的阻力成分2.破冰阻力来源于船首非线性兴波的破碎3.对于几何相似的丰满船型,破冰阻力随Fr的增大而增加4•对于同一丰满船,在同样航速时,压载情况的吃水小,吃水傅汝德数大,破冰阻力比满载时高5.系统的试验表明:破冰阻力与船型参数,主要是宽度吃水比、进流段长度、球首伸出长度有关。
第四章附加阻力1.船舶附体,附体阻力,确定附体阻力的实用方法,逐一去除法,附体阻力系数的确定。
船舶附体:安装在船体外面的舵、舭龙骨、轴包架、轴和支轴架等附体。
附体阻力:由于水对船舶附体作用而增加的那一部分阻力称为附体阻力。
确定附体阻力的方法:1.应用已有资料或经验公式进行估算,2.通过模型试验确定附体阻力。
逐一去除法:加装全部附体后,在试验过程中,从后往前依次去掉附体。
附体阻力系数的确定:实船的附体系数等于模型的附体系数,即Kaps=Kapm.2.从减小附体阻力出发,附体设计时应注意的原则。
1.附体应沿船体流线方向设置,其目的是减小由附体所产生的旋涡,从而减小粘压阻力。
2.尽可能采用湿面积较小的附体,其目的在于减小附体所引起的摩擦阻力。
3.一般附体沿水流方向应采用流线型对称剖面,这样对减小附体阻力有显著的作用。
3.船舶航行中的空气阻力,空气阻力系数确定,船舶设计中减小空气阻力的措施。
船舶航行中的空气阻力:船舶在航行中,其船体水线以上部分和上层建筑将受到空气的阻力,包括摩擦阻力和粘压阻力两部分。
船舶设计中减小空气阻力的措施:上层建筑尽可能低而长,尽可能减小水上部分在横舯剖面上的投影面积,以减小迎风面积;上层建筑前端应设计成流线型,后端可做成阶梯型。
4.波浪中阻力增值,影响波浪增阻的因素。
波浪中阻力增值:船舶在风浪中航行时的阻力将较静水时为大,所增加的阻力称为波浪中的阻力增值。
影响波浪增阻的因素:1.从波浪情况看,同一船舶遭遇的波浪越大,船体运动愈剧烈,阻力愈大;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;路易斯的研究指出,所遇波浪的波长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。