阻力与推进复习题

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第二阶段空泡现象特征：全局性空泡，对性能影响明显，无剥蚀 14. 绘制船舶阻力分类图。 答：
裸船体阻力 静水阻力 水阻力 船舶阻力 空气阻力 汹涛阻力 附体阻力 附加阻力 船舶阻力
15. 绘制螺旋桨效率成分与马力关系的示意图。 答：
16. 在波浪中引起阻力增加的主要原因是什么？ 答： （1）船体运动：船舶在波浪中航行时，将产生纵摇、升沉、横摇和摇首等各种运动，使阻力增加，航速降低。 （2）船体对波浪的反射作用：由于波浪遇到船体后，被船体反射而产生发射水波，改水波的能量就是船体阻力增值的一部分。 17. 简述减小摩擦阻力的方法。 答：对于常规船来说，减小兴波阻力的方法是设法减小其兴波幅值，从而使兴波阻力有所 减小。 （1）选择合理的船型参数； （2）造成有利的波系干扰； （3）采用压浪板或压浪条等。 对于非常规船来说，要应用不同的设计概念减小兴波阻力。 18. 简述螺旋桨终结设计计算步骤。 答：⑴ 确定若干 V ⑵ 计算进速 VA ⑶ 计算 PD0.5 ⑷ VA2.5 ⑸ 计算 BP0.5 ; ⑹ 在相应图谱上,由 BP0.5 值与最佳效率曲线的交点读取: 螺距比,敞水效率和直径系数 ⑺ 计算直径 ⑻ 计算螺旋桨能克服的有效马力 ⑼ 以 V 为横坐标，直径、主机马力、螺距比、敞水效率和有效马力为纵坐标，画出直径、计算所需的主机马力、螺距比、 敞 水效率、 计算螺旋桨能克服的有效马力和有效马力的曲线， 过计算螺旋桨能克服的有效马力和有效马力的曲线交点引与纵坐标平行 的直线，从该直线与其它曲线的交点读取相应设计参数。 19. 避免或减轻螺旋桨空泡发生的措施有哪些？ 答：一般常采用下列措施： (1)从降低最大减压系数 max 着手： ①增加螺旋桨的盘面比 ②采用弓型切面或压力分布较均匀的其他切面形式。③减小叶根附近切面的螺距。 （2）从提高螺旋桨的空泡数 着手： ①在条件许可的情况下，尽量增加螺旋桨的浸没深度，以增大空泡数 。 ②减小螺旋桨转速。 （3）其他： ①提高桨叶的加工精度，使表面光滑平整以避免水流的局部突变。 ;
K Q 及 0 。然后将计算结果以 J 为横坐标， K T 、 K Q 及 0 为纵坐标绘制出的曲线为敞水特性曲线。
31. 局部粗糙度：局部粗糙度又称结构粗糙度，只要为焊缝、铆钉、开孔以及突出物等引起的粗糙度。 32. 进速系数：螺旋桨进程与螺旋桨直径之比。 33.船舶快速性：是指船舶在给定主机功率情况下，在一定装载时于水中航行得快慢问题。包括船舶阻力和船舶推进。 34. 叶面、叶背：由船尾后面向前看时所见到得螺旋桨桨叶得一面称为叶面，另一面称为叶背。
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（3）造成有利的波系干扰。最常见的是采用球鼻首； （4）高速排水型艇安装消波水翼。 7. 简述提高推进性能的基本作用原理。 答： （1）减小或消除船尾的水流分离，减小粘压阻力； （2）改善螺旋桨的进流，使桨之进流更均匀些，以改善船体与桨之间的匹配； （3）产生附加推力； （4）使桨之进流预旋或消除桨后周向诱导速度，使螺旋桨尾流中原先所损失的旋转能量部分收回。 8. 简述进速系数 J 变化对螺旋桨性能的影响。 答： （1）当进速系数 J 0 时，螺旋桨只旋转而不前进，升力将与推力重合，各叶元体具有最大的攻角，所以推力和转矩都达到最大值。 （2）当转速保持不变，随着 J 的增加，攻角随之减小，从而推力和转矩也相应减小。当 J 增加到某一数值时，螺旋桨发出的 推力为零，但叶元体仍遭受旋转阻力。此时螺旋桨旋转一周所前进的距离为无推力进程或实效螺距，用 P1 表示。 （3）若 J 继续增至某一数值时，螺旋桨不遭受旋转阻力，此时螺旋桨产生负推力。螺旋桨不遭受旋转阻力时旋转一周所前进的 距离称为无转矩进程或无转矩螺距，用 P2 表示。 对于一定的螺旋桨而言， P2 P1 P 。 9. 简要叙述采用泰洛法估算船舶阻力的步骤。 答： （1）计算设计船的船型参数； （2）确定湿面积系数； （3）计算摩擦阻力系数； （4）求剩余阻力系数； （5）计算总阻力和有效功率。 10. 简要叙述延缓螺旋桨空泡发生的措施？ 答： （1）降低最大减压系数，即： ①增加螺旋桨盘面比； ②采用弓型叶切面或压力分布较均匀的其他切面形式； ③减小叶根附近叶切面的螺距； （2）提高螺旋桨的空泡数，即： ①在条件许可的条件下，尽量增加螺旋桨的浸没深度； ②减小螺旋桨转速。 11. 试说明肥大型船舶球鼻减阻机理。 答：满载时减小舭涡阻力，肥大型船首部旋涡——低压区，球首水流径向对流动，不产生旋涡； 压载时减小破波阻力，肥大型船破波情况比较严重——球鼻使首部型线向前延伸，改善首柱附近压力分布，减缓了首部破波情况。 12. 简要叙述傅汝德换算法。 答：由下列两部分构成： （1）傅汝德假定：假定船体阻力可以分为独立的两部分，即：摩擦阻力和剩余阻力，摩擦阻力只与雷诺数有关，粘压阻力与兴波 阻力合并为剩余阻力，只与傅汝德数有关，且适用比较定律； 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。 （2）换算关系 Rts=Rfs+(Rtm-Rfm) 13. 试说明叶元体第一阶段空泡和第二阶段空泡现象特征。 答：第一阶段空泡现象特征：局部空泡，对性能影响不明显，但可能产生剥蚀
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35. 叶根、叶梢：桨叶与毂连接处称为叶根，桨叶得外端称为叶梢。 36. 导边、随边：螺旋桨正在旋转时桨叶边缘在前面者称为导边，另一边称为随边。 37. 尺度效应：在应用试验方法研究船得快速性问题时，由于模型和实船之间的绝对尺度不同，且不 能同时满足所有的相关的动力相似定律，因而引起某些力、力矩或压力系数甚至流态等性能方面的差别，这种差别称为尺度效应。 四、 简答题（每小题 5 分） 1. 简要概括破波阻力的特性。 答： （1）破波阻力产生的条件是必须存在自由表面，将同一船型对叠船模进行深水拖曳试 验并进行尾流测量，结果表明并不存在次尾涡区。 （2）破波阻力随傅汝德数的增大而增加。 （3）对于同一丰满船型，在同样航速时，压载情况的破波阻力要比满载时的大。 2. 简要叙述三因次换算法的基本思想。 答： （1）粘压阻力与摩擦阻力合并为粘性阻力并与雷诺数有关； （2）兴波阻力与傅汝德数有关； （3）根据船模实验结果，认为粘性阻力系数与摩擦阻力系数之比为一常数。 3. 简述减小摩擦阻力的方法。 答： （1）从船体设计本身来看。船型参数的选择，特别是船体主尺度的确定要恰当，另外 减少不必要的附件如呆木等或尽量采用表面积较小的附体亦可以减小摩擦阻力。 （2）由于船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响很大，因而在可能范围内使船体表面尽可能光滑，以期减小由表面粗糙度所增加的摩擦 阻力。 （3）控制边界层。将边界层内一部分流体进行抽吸，或自物体表面沿流动方向吹喷流体，达到减小摩擦阻力的目的。 （4）采用聚合物溶液降阻剂。在物体表面不断喷注稀释的聚合物溶液来减阻。 （5）改变与船体表面接触的流体。如水翼艇或气垫船在航行过程中都将船体抬出水面，从而使船体表面与空气接触。 4. 试述不同船型的兴波阻力系数曲线的差异。 答：不同船型的 C w 曲线的差异有： （1）当 Fr 0.15 时，无论是一般丰满船还是高速的瘦削船， C w 都很小。说明低速时兴波阻力成分很小。 （2）在整个速度范围内，在相同 Fr 时，较丰满船的 C w 比瘦削的高速船的 C w 均大，特别当 Fr 增大时，两者的差异极为明显。 （3）丰满船对应于较低的 Fr 数，C w 出现峰谷现象，而瘦削船仅在 Fr 0.5 附近存在 C w 峰值区，当 Fr 0.5 时，C w 随 Fr 增 大而趋减小。 5. 避免或减轻螺旋桨空泡发生的措施有哪些？ 答：一般常采用下列措施： (1)从降低最大减压系数 max 着手： ①增加螺旋桨的盘面比 ②采用弓型切面或压力分布较均匀的其他切面形式。③减小叶根附近切面的螺距。 （2）从提高螺旋桨的空泡数 着手： ①在条件许可的情况下，尽量增加螺旋桨的浸没深度，以增大空泡数 。 ②减小螺旋桨转速。 （3）其他： ①提高桨叶的加工精度，使表面光滑平整以避免水流的局部突变。 ②改善船尾部分的形状与正确安装桨轴位置减小斜流及伴流不均匀性影响。 6. 简述减小常规船兴波阻力的方法。 答： （1）选择合理的船型参数。如应用 P 理论根据给定的航速，合理选取船长和棱形系数 避免处于波阻峰点，选取进流段长度以不致发生肩波不利干扰； （2）设计良好的首尾形状。尤其是首尾形状的改变对兴波阻力的影响有时极为显著；
三、名词解释（每小题 3 分） 1. 汹涛阻力:是指船舶在风浪中航行时所增加的阻力部分 2. 变螺距螺旋桨:变螺距螺旋桨是指螺旋桨叶面各半径处的面螺距不等的螺旋桨 3. 滑脱、滑脱比:滑脱是指螺旋桨螺距和进程之差。滑脱比是指滑脱与螺距之比。 4. 推进器载荷系数:是指推进器单位面积上产生的推力与动压力之比。 5. 傅汝德定律:对于给定船型的兴波阻力系数仅是傅汝德数 Fr 的函数，当两形似船的 Fr 相等时，兴波阻力系数 Cw 必相等。 6. 粘压阻力: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。 （或由粘性消耗水质点的动能形成首尾压力差而产生的阻力 称为粘压阻力） 。 7. 形似船和相应速度: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。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。 8. 雷诺定律:对一定形状的物体，粘性阻力系数仅与雷诺数有关，当雷诺数相同时，两形似物体的粘性阻力系数必相等。 9. 相当平板假定:实船或船模的摩擦阻力分别等于与其同速度、同长度、同湿表面积的光滑平板摩擦阻力。 10. 最佳船长:对于高速船，船长增大，总阻力减小相当显著；继续增加，总阻力的减小趋势减缓；进一步增大船长，总阻力反趋增大。 对应于总阻力最低点的船长为最佳船长。 11. 伴流:船在水中以某一速度 V 向前航行时，附近的水受到船体的影响而产生运动，其表现为船体周围伴随着一股水流，这股水流称为 伴流或迹流。 12. 最佳效率曲线:在 Bp 设计图谱中，将各 Bp =常数时效率最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率曲线。 13. 空泡：螺旋桨在水中工作时，桨叶的叶背压力降低形成吸力面，若某处的压力降低到临界值 以下时，导致爆发式的汽化，水汽通过界面，进入气核并使之膨胀，形成气泡，称为空泡。 14. 水动力性能：是指一定几何形体的螺旋桨在水中运动时所产生的推力、消耗的转矩和效率与其运动间的关系。 15. 螺旋桨系列：所谓螺旋桨系列是指一定类型的螺旋桨按一定的次序变更某些主要参数，以构成一个螺旋桨系列。 16. 附体阻力：船舶设计水线以下的附属体，如舭龙骨、舵、轴包架、轴和支轴架等，统称为船舶附体。由于附体的存在而产生的阻力 成为附体阻力。 17. 形似船：形似船是指仅大小不同，而形状完全相似的船舶之间的统称。 18. 全相似定律：水面船舶的总阻力系数是雷诺数和傅汝德数的函数，若能使实船和船模的雷诺数和傅汝德数同时相等，就成为全相似。 19. 摩擦阻力：由水粘性引起的，船体周围形成边界层，使船运动时受到粘性切应力作用，其合力为摩擦阻力。 20. 兴波干扰：船舶首尾波系中的横波在船尾相遇而叠加，称兴波干扰。 21. 推进器：是指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。 22. 进速系数：螺旋桨进程与螺旋桨直径之比。 23. 推进系数：是指有效马力与机器马力之比。 24. 推进效率、推进系数：推进效率是指有效功率与推进器所收到的功率的比值。推进系数为有效功率和机器功率的比值。 25. 桨叶切面：与螺旋桨共轴的圆柱面和桨叶相截所得的截面称为桨叶的切面。 26. 主机功率、传送效率：主机发出的功率称为主机功率；推进器收到的功率与主机功率的比值称为传送效率。 27. 空气阻力：船舶在航行过程中，船体水上部分所受到的阻力，其中包括由于风的作用而产生的阻力。 28. 临界雷诺数：临界雷诺数乃为保证模型界层中达到紊流状态的最低雷诺数。 29. 敞水试验：螺旋桨模型单独地在均匀水流中的试验称为敞水试验。 30. 敞水特性曲线：在螺旋桨模型的敞水试验中，将测量的进速 V A 、转速 n 及其对应的推力 T 及转矩 Q 按公式算出无因次系数 J、 K T 、