船舶阻力1(修改稿)

兴波阻力：由兴波引起的压力分布改变所产生的阻力。 摩擦阻力：由于水存在粘性在船体周围形成边界层，使船体运动过程中
受到粘性切应力作用，表现为船体表面产生了摩擦力，其在运动方向的 合力为摩擦阻力。 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。
船舶阻力——第一章绪论 ——船舶快速性及研究方法
三、研究方法
1、理论方法 理论分析 CFD ：STARCD、FLOW-3D、CFX、FLUENT 2、试验方法 船模试验和实船试验
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§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线
一、概述
静水阻力 水阻力
船舶阻力
船舶阻力——第一章绪论—— 船舶阻力的分类及阻力曲线
裸船体阻力 附体阻力 汹涛阻力 空气阻力
船体阻力
附加阻力
二、船体阻力的成因及分类
1、船体阻力的成因 现象
波浪 边界层（粘性） 旋涡（曲度骤变处）
兴波阻力 Rw 摩擦阻力 Rf 粘压阻力（旋涡阻力）Rpv
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§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线

船舶阻力——第一章绪论—— 船舶阻力的分类及阻力曲线
作业和思考题： （1）船舶阻力和船体阻力的划分图； （2）船体阻力中各阻力成分定义； （3）船体阻力的各相似定律； （4）傅汝德假定及其作用和存在的问题。
船舶阻力——第一章绪论 ——傅汝德假定
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§1.3阻力相似定律
船舶阻力——第一章绪论 ——阻力相似定律
2、傅汝德比较定律：形似船在相应速度时（或相同Fr时）单位排水量兴波
阻力必相等。 Rws/ s = Rwm / m 证明：相应速度 Fr m=Fr s vm/(g L m) 0.5 = vS/(g LS) 0.5 vm = vS /(L S / Lm) 0.5= vS / () 0.5 由傅汝德定律 Cwm = Cws Rwm / 0.5mvm2Sm = Rws / 0.5s vs2Ss Rws = Rwm svs2Ss / mvm2Sm
R=（，L，v， ） 取 ，L，v 为基本量 定律： 1、 2 [ R] = [] [v2] [L2] [] = [v] [L] 1= R / v2L2 （R / 0.5v2S = C 粘性阻力系数） 2 = / v L = 1/Re 根据定律 1=(2 ) C = R / 0.5v2s = ( 1/Re ) = f( Re ) 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； Cf = Rf / 0.5v2s = f ( Re ) （深水、平板、顺平面运动） 2.平板摩擦阻力系数Cf仅仅是雷诺数的函数，当雷诺数相同时，摩擦阻力 系数必相同。
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§1.3阻力相似定律
二、兴波阻力相似定律——傅汝德定律
船舶阻力——第一章绪论 ——阻力相似定律
Rw = （，L，v， g ） 取 ，L，v 为基本量 定律： 1、 2 [ Rw] =[] [v2] [L2] [T]= [L] [v -1 ] [g]= [v] [T -1 ] = [L -1 ] [v2 ] 1= Rw / v2L2 Rw / 0.5v2S = Cw 兴波阻力系数 2 = g / v2 L-1 = g L/ v2 = 1 / Fr 2 Fr=v/(g L ) 0.5 (傅汝德数) 根据定律 1=(2 ) Cw = Rw / 0.5v2s = ( 1/ Fr 2) = f( Fr ) 1.傅汝德定律：对于给定船形的兴波阻力系数仅是与傅汝德数Fr有关，当 两船傅汝德数相等时，兴波阻力系数Cw必相等
船舶快速性研究所包含的两部分内容：
（1）船舶阻力：研究船体在运动过程中所受到的各种阻力问题。 （2）船舶推进：研究克服船体阻力的推进器及其与船体间的相互干扰及 船、机、桨的匹配问题。
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§1.1船舶快速性及研究方法
二、船舶阻力课程内容和任务
1、各种阻力成因与性质 2、阻力随航速、船型及外界条件变化规律 3、减阻方法 4、优良船型 5、阻力估算
兴波阻力
10～20％
～50％
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§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线四、速 Nhomakorabea参数的表达
船舶阻力——第一章绪论—— 船舶阻力的分类及阻力曲线
速度V ：m/s km/h （ n mile/h）（1 n mile=1.852km ）
1 kn= 1.852 km/h = 0.5144 m/s 无量纲参数
因为：形似船 S s / Sm = 2 相应速度 vS2 / vm2 = Rws = Rwm svs2Ss / mvm2Sm = Rwm (s/ m) 3 = Rwm (s/ m)(s/ m)= Rwm ( s/ m)
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§1.3阻力相似定律
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§1.4傅汝德假定
一、实现全相似的条件
Frm=Frs vm /(gLm )0.5 = vs /(gLs)0.5
vm 2 = vs2 (Lm / Ls)
船舶阻力——第一章绪论 ——傅汝德假定
Rem=Res
vmLm/ m = vsLs/ s
vm 2 = vs2(Ls/ Lm)2(m / s)2
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。——相当平板假定
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§1.4傅汝德假定
船舶阻力——第一章绪论 ——傅汝德假定
作用：如果满足傅汝德数相等组织船模试验，同时运用傅汝德假定，可以将 实验结果换算得到实船在相应速度时的阻力。
实船阻力 ： Rts=Rfs+Rrs 比较定律 Rrs = Rrm（ s / m）
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§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线
3、阻力关系：
船舶阻力——第一章绪论—— 船舶阻力的分类及阻力曲线
摩擦阻力Rf
船体阻力 压阻力Rp 兴波阻力Rw
4、各部分所占船体阻力比重
粘压阻力Rpv
粘性阻力Rv
低速船
摩擦阻力 粘压阻力 70～80％ ～10％
高速船
40～50％ ～5％
三、船体总阻力相似定律——全相似定律
船舶阻力——第一章绪论 ——阻力相似定律
Rt = （，L，v， ， g ） 取 ，L，v 为基本量 定律： 1、 2 、3 [ Rt] =[] [v2] [L2] [T]= [L] [v -1 ] []= [v] [L] [g]= [v] [T -1 ] = [L -1 ] [v2 ] 1= Rt / v2L2 Rt / 0.5v2S = Ct 总阻力系数 2 = / v L = 1/Re 3 = g / v2L -1 = 1 / Fr 2 根据定律 1=(2 ，3) Ct = Rt / 0.5v2s = (1/Re ,1/ Fr2 ) = f(Re ,Fr) 水面船总阻力系数是雷诺数和傅汝德数的函数，若能使实船与船模的Re 和Fr同时相等——全相似(形似船) 全相似定律:满足全相似条件，实船与船模的总阻力系数为一常数
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§1.4傅汝德假定
问题：
船舶阻力——第一章绪论 ——傅汝德假定
割裂了Rf和Rr间的相互影响 理论上不合理 Rw和Rpv阻力性质不一样 船体是三维的
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§1.4傅汝德假定
本章小结：
1. 阻力分类与定义 2. 阻力相似定律 3. 傅汝德假定

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§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线
2、船体阻力分类 按成因分：
船舶阻力——第一章绪论—— 船舶阻力的分类及阻力曲线
Rt=Rw+Rf+Rpv
按流体作用力方向分： 压力（兴波、旋涡）
切向力（摩擦）
按流体性质分：
Rt=Rf+Rp
Rt=Rw+Rv
其中：Rv =Rf+Rpv
Rts=Rfs+Rrs= Rfs+ Rrm（ s / m） 船模剩余阻力 Rrm= Rtm-Rfm s / m=（s/ m） 3 Rts= Rfs+（ Rtm - Rfm）（s/ m） 3 ——傅汝德换算关系 无量纲表示 Cts=Cfs+Crs （C = R / 0.5 V2 S ） Crs=Crm Crm=Ctm-Cfm Cts=Cfs+Crm=Cfs+Ctm-Cfm
《船舶阻力与推进》
—— 船舶阻力部分
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§1.1船舶快速性及研究方法
船舶阻力——第一章绪论 ——船舶快速性及研究方法
{浮性、稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性} 一、船舶快速性
船舶快速性是研究船舶尽可能消耗较小的机器功率以维持一定航行速 度的能力的科学。 船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航行速度快慢的一种性能。
Fr和Re同时相等，则必有： m = s (Lm / Ls)3/2 （1） 若假定缩尺比 = Ls/ Lm =36 则 m = s / 216——不可能 船模通常在水池中试验， 一般 可认为 m = s 要满足公式（1）， 则必须 Lm =Ls 意味着需用实船大小的模型进行试验——不切实际 全相似难以实现 通常情况下，船模试验连单一的雷诺数相等也不可能实现
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§1.4傅汝德假定
二、傅汝德假定
船舶阻力——第一章绪论 ——傅汝德假定
1、总阻力可分为独立的二部分，一为Rf仅与Re有关；另一为Rpv与Rw合 并后的剩余阻力Rr，仅与Fr有关，且适用比较定律。 Rt=Rf+Rr Rr=Rpv+Rw Rt=f(Re，Fr)=f1(Re)+f2(Fr) Rf =f1(Re) ，Rr = f2(Fr)
傅汝德数 Fr= s/(gL)0.5
速长比 Vs/(L)0.5 （Vs-- kn； L --ft） Fr =0.2977Vs/(L)0.5
雷诺数 Re=sL/
—运动粘性系数（米2 / 秒）
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§1.3阻力相似定律
一、粘性阻力相似定律——雷诺定律
船舶阻力——第一章绪论 ——阻力相似定律