船模阻力
船舶阻力船模阻力试验
第13页/共27页
§4-3 几何相似船模组试验
集合相似船模组试验是指几何相似而大小不 等的一系列船模的总称。作用有
1、验证傅汝德假定的正确性 2、确定形状因子 3、研究推进效率中各成分的尺度作用
13
第14页/共27页
一、验证傅汝德假定的正确性
14
第15页/共27页
2、确定形状因子（1+ k ）
，在相同 的条件下才 能准确地判 别船型的优 劣。
1、傅汝德表达法比较阻力性能
23
第24页/共27页
24
第25页/共27页
2、泰洛表达法比较阻力性能
由于
表达法只要换算到相同
船长情况下的对应曲线，就可以比较不 同船型的阻力性能。这样在相同的傅汝
德数时的阻力性能的比较，实际上就是 在相同速度下对不同船型阻力性能的比 较。若在设计时船长和速度已知，则在 相应的傅汝德数处绘一垂线，即可得对 应的优良阻力性能船型。
注意：二因次法虽有不足之处，但由于误差 较小，尚能比较准确的满足工程实际需要， 故此方法具有工程应用价值，曾被广泛采用 ，现在仍被一些试验池继续采用。
9
第10页/共27页
二、三因次换算法
1、基本思想
1）粘压阻力和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）根据船模试验结果，认为粘压阻力系数 与摩擦阻力系数之比是一常数k，则有：
§4-2 船模与实船的阻力换算
一、二因次换算法
1、假定
1）假定船体总阻力可以分为摩擦阻力和剩余阻 力两部分，且摩擦阻力和剩余阻力相互独立。
6
第7页/共27页
2）相当平板假定：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、二因次换算关系
大工20春船模性能实验实验报告
大工20春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。
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。
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（Re=4)进速系数相等。
2、简述螺旋桨敞水实验的实验步骤。
（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。
船模阻力实验实验报告
船模阻力实验
一、实验准备及安装要点
船模在拖曳水池中进行阻力实验,必须进行一系列实验准备工作.
1.制作船模：船模与实船要求几何相似,并表面光洁，加工误差在一定得范围内。
2.激流：一般应用得激流方法就是在船模首垂线后L／20处,装置直径为1毫米得金属激
流丝。
3.称重:按縮尺比得要求计算喜欢摸得排水量并进行称重，加压载，以满足实验所要求得
型排水量与吃水.
4.安装：船模安装在拖车上,应使其中纵剖面与前进方向一致，拖力作用线位于中纵剖面
内,其作用点在水线面附近得位置上并保持水平。
试验中得进退、纵摇、升沉运动应不受限制。
二、模型参数与实验数据
1，阻力实验相关参数
满载池水状态水线长度：Ｌ＝3、８０3m
满载池水状态浸湿面积: S=2、737㎡
模型縮尺比：=40
实验水温: ｔ=淡水20°C
2,满载池水状态船模拖曳阻力实验数据
三、阻力换算二因次法：
淡水20°C,，，，,
数据处理如下表：
四、船模阻力实验曲线（曲线)
1、曲线
2、V S—R S曲线。
演示文稿-船模阻力试验
C R CTm C Fm
其中CFS和CFm是实船和船模的摩擦阻力系数， 按1957年国际船池会议建议的公式计算，△CF 是摩擦阻力附加补贴值（或称相关因子），习 3 惯上取: CF 0.4 10
实船的总阻力和有效功率:
RTS 0 CTS 0 1 2 s SV s 2
(N)
4、检查水温测量装置工作是否正常，并记 录水池水温（在水深方向的温差应小于2℃）； 5、调整船模的排水量、浮态，使其符合试 验要求，同时船模在水下部分的表面上应无气 泡；
6、导向器的安装应灵活可靠，激流丝的安 装要正确，参见图1； 7、拖点的位置以及拖力的方向要与实船一 致，对于一般的排水量船，通常拖点高度就取 在水线面上。
ν m：池水的运动粘性系数，
（m2/s）；
可根据船模在低弗劳德数（Fr=0.1-0.2）范围的 试验结果按下式算出：
CTm Fr n (1 K ) A C Fm C Fm 式中（1+K）、A、n等数值由最小二乘法确定，
指数n的范围一般为2～6。也可采用普鲁哈斯卡方法进 行计算确定。 （注：为了获得最小的标准误差，应对船模阻力试验结 果作出曲线，经光顺后重新选取航速与阻力值对应点 再进行（1+K）等值的计算。）
1、1978年15届国际船模水池会议（ITTC） 推荐的三因次换算方法；
2、我国习惯使用的二因次换算方法
三因次换算方法：
C Tm RTm 1 2 m S mV m 2
CTm ：船模总阻力系数；
RTm ：船模总阻力（N）；
m ：池水密度（kg/m3）；
S m ：船模湿表面积（m2）；
Vm ：船模速度（m／s）；
4、试验过程中，将每个速度所对应的 船模阻力值点绘在坐标纸上，以便随时检查 阻力曲线的光顺程度，判断试验结果是否可 信。对于有疑问的试验点应及时重做，或在 其附近增加试验点； 5、记录水池水温。
船模阻力试验
船舶阻力 ——第七章船模阻力试 验 —— 拖曳试验依据、设备和方法
江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞
1
§7.1 拖曳试验依据、设备和方法
船舶阻力 ——第七章船模阻力试 验 —— 拖曳试验依据、设备和方法
一、船模阻力试验的依据
1、全相似 — Fr 、Re相等 — 无法实现
2、 粘性相似 — Rem=Res
b、电测式 力传感器——阻力变化——传感器信号变化
江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞
5
§7.1 拖曳试验依据、设备和方法
（3）船模纵倾角和重心升沉测量 （4）浸湿面积和湿长度确定
排水型 — 与静浮态一致 滑行艇 — 目测、摄像 （5）流线测量 涂油漆、安丝线 + 水下摄影
船舶阻力 ——第七章船模阻力试 验 —— 拖曳试验依据、设备和方法
吃水系数 D =T/▽1/3，湿面积系数 S = S/▽2/3
相似船模和实船，相应系数相等
（2）速度表达系数
i、 P
ii、K = V/（g ? 1/3 /4?）1/2 = （4?/g）1/2 V/ ? 1/6表示V与波长为? 1/3/2的波速之比
iii、 L = （4?/g）1/2 V/ L1/2 表示 V与波长为L/2的波速之比 （3）阻力表达系数
（1）Rr/ △对Fr 的表达形式 船模数据用 Rrm/ △m对Fr 的表达；
实船阻力： Rts/△s = Rfs/△s + Rrs/△s
（2）Rt/ △对Fr 的表达形式 船模数据用 Rtm/ △m对Fr 的表达；
实船阻力： Rts/△s = Rfs/△s + Rrs/△s 相应速度时：Rrs/△s = Rrm /△m = Rtm/△m- Rfm/△m
船模阻力试验(本科生)教材
式计算：
K S 1/ 3 C F 105( ) 0.64 103 LWL
式中Ks——船体表面粗糙度，一般可取为 150×10-6 m； C AA ：空气阻力系数
C AA
AT 0.001 SS
AT ：船舶水线以上主体及上层建筑在中横 剖面上的投影面积（m2）； SS ：实船湿表面积（m2）；
船模阻力试验
一、试验目的
通过试验的方法，得到船模阻力与航
速之间的关系曲线，学会由模型试验结果 推算实船阻力性能的方法，并根据船模阻 力曲线预报实船在指定航速时所需的有效 功率。
二、实验仪器、设备
1、拖车；
2、船模阻力仪（或适航仪）；
3、数据采集与分析处理器；
4、导向器； 5、船模（包括压载物）。
6、船模阻力曲线图，图上标明各试验点的实 际位置； 7、由船模阻力试验结果换算到实船有效功率 的计算过程，可用列表的形式给出； 8、实船有效功率与航速的关系曲线图； 9、试验结果分析、总结。
实验报告撰写格式要求
1、一律采用B5纸撰写； 2、报告封皮采用统一印制的（领取）； 3、报告封皮要填写完整（实验名称、实验日 期、地点（船模水池实验室）、姓名、班级学 号以及指导教师等）； 4、报告内容一律要求手书，字迹工整； 5、图表可采取计算机打印后粘贴在报告中； 6、实验报告一律要求左侧装订。
C R CTm C Fm
其中CFS和CFm是实船和船模的摩擦阻力系数， 按1957年国际船池会议建议的公式计算，△CF 是摩擦阻力附加补贴值（或称相关因子），习 3 惯上取: CF 0.4 10
实船的总阻力和有效功率:
RTS 0 CTS 0 1 2 s SsVs 2
(N)
RTS 0VS PE 735
船模阻力试验的试验装置和数据测量方法及不确定度分析.
船模阻力试验的试验装置和数据测量方法及不确定度分析船模阻力试验需要在船舶拖曳试验池中完成，船舶拖曳试验池是水动力学实验的一种设备，是用船舶模型试验方法来了解船舶的运动、航速、推进功率及其他性能的试验水池，试验是由电动拖车牵引船模进行的。
船舶、潜艇、鱼雷、滑行艇、水翼艇，气垫船、冲翼艇、水上飞机和各种海洋结构物等都可在水池中作模型试验。
一、船模阻力试验池结构船模阻力试验池是进行船模阻力试验的设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。
普通船模阻力试验池的主要任务是进行船舶模型的拖曳、阻力性能试验、螺旋桨性能、自航及耐波性等试验。
试验池狭而长，配置有拖动设备和测量仪器，以测得船模在不同速度下的阻力值。
为避免海水的腐蚀作用，试验池的水都采用淡水。
船模阻力试验池按拖曳船模的方式可分为拖车式和重力式两种。
图1拖车式船模阻力试验池示意图拖车式船模阻力试验池都装有沿水池两旁轨道上行使的拖车，如图1所示。
拖车的用途首先在于拖曳船模保持一定方向和一定速度运动，其次安装各种测量和记录仪器，例如测定船模拖曳阻力的阻力仪、记录船模升沉和纵倾的仪器以及记录船模速度的光电测速仪等。
为便于观察试验现象、拍摄照片和录像，在拖车上还设有观察平台。
现代船模阻力试验池的拖车上还配置有计算机数据采集和实时分析系统，以便迅速地给出试验结果。
拖车式船模阻力试验池的优点是:可以采用较大尺度的船模，因此尺度效应较小，试验结果的准确性较高；其次，拖车式船模阻力试验池可以进行广泛的试验，除了船模阻力试验外，还可以进行船舶推进、船舶耐波性、船舶操纵性以及船舶强度和振动等方面的试验。
图2重力式船模实验池示意图重力式船模阻力试验池如图2所示，是早期用于进行小船模阻力试验的简陋设施。
试验时靠重量的下落来拖动船模，当船模达到等速前进时，砝码的重量就等于船模的阻力，记录船模被等速拖动一定距离所需的时间，可得到相应的船模速度。
因此重力式船模阻力试验是在给定阻力情况下，测定相应的船模速度。
船模阻力实验实验报告
船模阻力实验
一、实验准备及安装要点
船模在拖曳水池中进行阻力实验，必须进行一系列实验准备工作。
1.制作船模：船模与实船要求几何相似，并表面光洁，加工误差在一定的范围内。
2.激流：一般应用的激流方法是在船模首垂线后L/20处，装置直径为1毫米的金属激流
丝。
3.称重：按縮尺比的要求计算喜欢摸的排水量并进行称重，加压载，以满足实验所要求的
型排水量和吃水。
4.安装：船模安装在拖车上，应使其中纵剖面与前进方向一致，拖力作用线位于中纵剖面
内，其作用点在水线面附近的位置上并保持水平。
试验中的进退、纵摇、升沉运动应不受限制。
二、模型参数和实验数据
1，阻力实验相关参数
满载池水状态水线长度：L=3.803m
满载池水状态浸湿面积：S=2.737㎡
模型縮尺比： =40
实验水温：t=淡水20°C
2,满载池水状态船模拖曳阻力实验数据
三、阻力换算
二因次法： )(tm fm fs ts C C C C -+=
淡水20°C ，）（s m /100374.012
6-⨯=υ ，3
998.16/kg m ρ=
20.075(lg Re 2)Cfm =
-，
Re vl m υ=，2
12
Rts Vs Ss ρ=,2,Vs Ss Sm λ== 数据处理如下表：
V R-曲线）四、船模阻力实验曲线（m m
V R-曲线
1、m m
2. V S-R S曲线。
船模阻力系数 -回复
船模阻力系数船模的阻力系数是描述船模在水中行驶时所受到的阻力的一个参数。
它通常表示为"Cd"或"R"，是一个无量纲的数值。
船模的阻力系数取决于多个因素，包括船体的形状、尺寸、流体动力学特性以及水流的速度等。
船模的阻力可以分为两个主要部分：摩擦阻力和波浪阻力。
摩擦阻力是由于船体表面与水接触时产生的摩擦而引起的阻力。
它与船体表面的光滑程度和湿表面积有关。
较粗糙的表面会导致较高的摩擦阻力。
波浪阻力是由于船体在水中行驶时产生的波浪所引起的阻力。
这种阻力与船体的体积、形状以及船速有关。
较大的船体和较高的船速会导致较高的波浪阻力。
船模的阻力系数可以通过实验测试或计算方法进行确定。
实验方法包括在水槽或水池中进行船模试验，测量其阻力和速度，并计算得出阻力系数。
计算方法则基于流体力学理论和数值模拟，使用船体参数和水流条件进行计算。
不同类型的船模（如船舶、艇船、帆船等）以及不同的船体设计和尺寸都会有不同的阻力系数。
因此，在船模设计和性能评估中，阻力系数是一个重要的参数，可以用来比较不同设计方案的阻力性能。
船模的阻力系数的计算公式可以根据具体情况和使用的方法而有所不同。
以下是一种常用的计算船模阻力系数的方法，称为ITTC 1957系列推荐方法：Cd = R / (0.5 * ρ * V^2 * S)其中：Cd是船模的阻力系数；R是船模的阻力；ρ是水的密度；V是船模的速度；S是船模的参考面积。
这个公式中的速度和参考面积通常是基于实际船模进行测量或规定的数值。
密度可以根据水的温度和盐度等参数进行估算。
阻力通常是通过实验测量得到的。
需要注意的是，这个公式是一个近似计算公式，仅适用于一定范围的船体形状和速度。
对于复杂的船体形状或高速船模，可能需要使用更为复杂的流体力学理论或数值模拟方法来计算阻力系数。
另外，不同的规范和研究机构可能采用不同的计算方法。
船模阻力试验
1、二因次换算时，摩擦阻力有相当平板公式计 算，模型试验所要解决的是船模的剩余阻力。
2、三因次换算时，摩擦阻力有相当平板公式计 算，模型试验所要解决的是船模的兴波阻力和 形状因子（1+ k ）。此法更完善。
48
48
05
PART FIVE
试验报告与数据表达
49
5 试验报告
船模阻力试验目的 船模阻力试验相似准则 船模阻力试验主要仪器设备 试验船型主尺度 船模阻力试验程序
42
4.1 二因次换算法
换算关系
43
4.1 二因次换算法
不足之处 1）忽略了摩擦阻力和剩余阻力之间的相互影 响，而事实上，两者互相之间由于影响。但 一般认为影响较小，且目前无可靠的计算方 法，所以在工程应用中忽略不计。 2）将摩擦阻力和粘压阻力这两种不同性质的 力合并为剩余阻力，且认为符合傅汝德比较
定律，在理论上是不恰当的。
44
4.1 二因次换算法
3）用相当平板的摩擦阻力来代替船体摩擦阻 力，误差是必然存在的。 注意：二因次法虽有不足之处，但由于误差 较小，尚能比较准确的满足工程实际需要， 故此方法具有工程应用价值，曾被广泛采用 ，现在仍被一些试验池继续采用。
45
4.2 三因次换算法
基本思想
将实船按照一定的缩尺比，制成几何相似船模 在满足一定试验条件下，在船池中拖曳以测得 船模阻力与速度之间的关系 主要研究船模在水中等速直线运动时所受到的 作用力及其航行状态
5
1 试验目的与意义
船型研究
确定设计船舶的阻力性能
预报实船性能
6
1 试验目的与意义
系列船模阻力试验
研究各种阻力成分试验
7
1 试验目的与意义
船舶阻力第4章船模阻力试验
船模细节的处理
对船模上的细节进行精细处理，如甲板、桅杆、 烟囱等，以模拟实船的实际情况。
试验前的准备
试验设备的校准
对试验所用的设备进行校准，确保试验数据的准确性和可靠性。
试验水池的准备
清理水池，保证水质的清澈度和温度的恒定，为试验创造良好的 环境。
为保证测量的准确性和稳定性，需要对传感器进行定期校准和维护，以确保其性能 的正常发挥。
数据采集与处理系统
01
数据采集与处理系统是用于采集、存储和处理试验数据的系统，其功能和性能 对试验结果的影响非常大。
02
数据采集系统应能够实时、准确地采集试验数据，包括船模的位置、速度、加 速度、压力、温度等参数。
数据的整理与分析
数据整理
对采集到的数据进行整理，包括 数据的筛选、去噪和修正等，为 后续的数据分析提供准确的基础 数据。
数据分析
运用专业的分析方法对整理后的 数据进行处理和分析，得出船模 的阻力特性。
结果评估与验证
将分析结果与实船数据进行对比 和分析，评估船模阻力试验的准 确性和可靠性。
04
船模阻力试验的结果与应用
船模阻力试验结果的应用
船舶优化设计
通过船模阻力试验结果，可以对船舶线型、船体结构等进行优化设 计，降低船舶阻力。
船舶性能评估
利用船模阻力试验结果，可以对新造船舶或现有船舶的性能进行评 估，判断其是否满足设计要求。
船舶节能减排
基于船模阻力试验结果，可以研究船舶节能减排技术，提高船舶能效， 降低排放。船模阻力试验的结果Fra bibliotek析阻力系数
通过船模阻力试验，可以获得船舶在各种航速下的阻力系数，进 而分析阻力的变化规律。
船模阻力试验
池水应保持清洁，第一次拖曳前应进行破水。为避免残留水速的影响，两次拖曳之间应有一定的时间间隔。 试验时，船模的中纵剖面应与前进方向保持一致，为防止偏航丽在船模首、尾安装的导航装置不应妨碍船模的纵 向和垂向运动。拖力的作用线应位于中纵剖面内并保持水平，拖点的高度位置应在水线面附近。每次阻力试验的 试验点应不少于15个，且要均匀地分布。采用强迫自航方法时，应至少要有4组试验速度(实船试航速度应在其范 围内)，各组的速度间隔也应较为均匀。
船模阻力试验
船舶学术语
目录
01 简介
03 船模试验水池
02 系统 04 试验状态及过程
船模阻力试验是用与实船几何相似的船模，在船模试验池内进行的。在船模试验池中可以测定出各种速度下 船模的阻力，从而得出船模的阻力与速度之间的关系曲线，根据一系列这样的曲线就可分析比较船型的优劣。船 舶各个阻力成分，除摩擦阻力可借助于相当平板摩擦阻力公式算出以外，其它如粘性压差阻力、兴波阻力等，事 实上都是由船模阻力试验来加以确定，即使求解阻力的近似公式也是以船模阻力试验为依据。
船模有木模和蜡模两种，前者轻而坚固，不易变形，但加工费时，成本较高；后者易加工，便于改型，但不 宜久藏。
系统
系统地改变某些船型参数的成套船模阻力试验。对船型的各种参数作一系列系统的改变，试验其在不同速度 时的阻力，将试验结果用图谱形式发表，供船舶设计学使用。最著名的系列冉几模阻力试验有早期的泰洛标准船 模系列和后来的陶德系列57和系列60等。国内外也有许多造船工作者进行系列船模阻力试验研究，并以图谱或回 归公式发表。系列船模试验的内容很多，如系列变化排水量长度系数，该系数是表示船体肥瘦，长短的重要参数； 系列变化棱形系数、方形系数、中横剖面系数等。对一定排水量和长度的船，棱形系数大者表示排水量平均分布 于船的全长而两端较钝，小者则表示排水量集中于船的中部。若排水量、长度和棱形系数已定，改变其宽度并相 应改变吃水，可得到不同的宽度吃水比对阻力的影响。也可改变平行船体、最大横剖面位置和横剖面面积曲线两 端的形式，或改变船首和船尾形式等，进行系列试验。
船模阻力实验报告
船模阻力实验报告本次实验旨在探究不同水深下船模的阻力情况。
研究对象为同一型号的船模，在浅水域和深水域两种环境下进行测试。
实验分为两部分，首先在浅水域进行测试。
实验采用水槽作为测试场地，选用了水深为10cm和20cm两种情况。
先在10cm的水深下进行一段时间的加速测试，记录下船模到达不同速度时所需的时间，利用数据计算出每个速度下的加速度和阻力。
其中，加速度的计算公式为a=(v2-v1)/t，而阻力则可通过牛顿第二定律R=F-ma计算得出。
同样的，20cm水深下的测试也是如此进行。
由于水深的不同会对测试结果产生影响，为了消除这种影响，在实验开始之前还需要进行一组对照测试。
该组测试同样在水槽中进行，但是此时将水深调至船模长度的3倍。
通过对照测试的数据，可以清晰地了解到在不同水深下得到的阻力和加速度的差异。
实验结果显示，在相同速度下，船模在浅水域所受到的阻力明显高于深水域。
特别是在低速情况下，这种差异更加明显。
这种现象可以用“浅水效应”来解释：当水深较浅时，底部摩擦表面积增加，水流速度降低，从而导致阻力增大。
对照测试结果也印证了这一点，当水深达到一定程度之后，船模所受阻力基本趋于稳定。
此外，实验结果还表明，船模在加速阶段所受阻力明显高于匀速阶段。
这是因为当船模处于加速过程中，马达的输出功率需用于克服水的阻力和船舶本身的惯性，因此阻力更大；而当船模达到稳定速度后，其所受阻力主要来自于水的摩擦阻力，比较稳定。
综上所述，本次实验通过测试阻力的大小，展示了水深对船模的阻力影响，同时也揭示了浅水效应和加速阻力的存在。
这一研究对于深入探究水中摩擦力和阻力的特性具有一定意义。
船模阻力实验报告
⑾×⒁
+⑿+⒂
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
船模缩尺比α=附件计算者校对者
排水量
水线长度
吃水
型深
湿水面积S
水温
密度ρ
动力粘性系数v
（t）
（m）
（m）
（m）
（m2）
（℃）
kg/m3
m2/s
实船
船模
⑴
⑵
⑶
⑷
⑸
⑹
⑺
⑻
⑼
⑽
⑾
⑿
⒀
⒁
⒂
⒃
⒄
⒅
⒆
Vs
Vs2
υm
υm2
υm
Rtm
Rem
Cfm
ρmsmυm2
Ctm
Crm
Res
Cfs
△Cf
Cts
ρsssυs2
Rts
⑸ ·υm⑼ ρmsmυm2=·υm2⒁取△Cf=
⑺Rem= =·υm⑿Res= =·Vs⒄Rts= Cts· ρSSSυS2
有 效 功 率 计 算 表（2）
船模编号激流情况试验日期年月日
船模缩尺比α=附件计算者校对者
排水量
水线长度
吃水
型深
湿水面积S
水温
密度ρ
动力粘性系数v
（t）
（m）
（m）
（m）
（m2）
试验状态平均吃水m排水量tpekw航速kn三试验结果分析讨论四附试验记录和计算表试验号数船模水线长船模材料船模号数垂线间长lbp要求速率数cm摆称拉力平行下沉cm1011121314151617181920tmrermreknkn103103103103101112131415161718计算关系式0075logre2tmrewmresknkn103103103103101112131415161718计算关系式0075logre2
船模阻力试验指导书
船模阻力试验指导书一、试验目的船模阻力试验的目的可归结为：通过船模试验，确定实船的阻力和有效功率；分析比较船型的优劣；提供设计应用的优良船型资料及估计阻力的图表或公式等。
《船舶阻力》课程教学试验的要求是：1. 使学生对船模阻力试验的过程有一个全面的了解，并加深对课程有关内容的理解；2. 要求掌握实船阻力的换算方法：3. 写出试验报告，以培养学生进行科学试验研究的能力。
二、船模阻力试验的准备船模在拖曳水池中进行阻力试验，必须进行一系列试验准备工作：1. 制作模型：船模的线型要与实船保持几何相似，并要求表面光洁，加工误差在一定范围之内。
2. 激流：一般应用的激流方法是在离船模首垂线后L/20处装设直径为1毫米的激流丝。
3. 称重：按模型缩尺比的要求计算船模的排水量，并进行称重量、加压载，以满足试验所要求的排水量和吃水。
4. 安装：船模安装到拖车上，应使其纵中剖面与前进方向一致，拖力作用线应位于纵中剖面内其作用点在水线面附近的位置上并保持水平。
试验过程中的进退、纵摇和升沉运动应不受限制。
完成上述试验准备工作后，即可进行拖曳试验。
三、阻力试验的测量数据船模阻力试验要求测量记录以下四个物理量：在每一个速度m v 时记录或测量对应的船模阻力tm R 。
如要求测量航行纵倾角ψ和船模重心处的上升下沉量m Z 时，应与阻力测量同时进行。
一般情况下：由阻力仪测定船模阻力；由测速装置测定船模速度；由纵倾仪测定航行纵倾和船模垂向运动位移。
1. 阻力仪原理：图1表示船模与摆秤式阻力仪的连接情况。
由固定连接在一起的C B A 、、三轮子所组成的摆秤可以绕O 轴转动，拖曳船模的钢丝通过导轮E 与A 轮相连接；B 轮上挂有砝码盘。
船模被拖曳过程中所受阻力的主要部分由砝码盘所平衡；其余小量部分可由A 轮下方的摆锤p 的偏移所平衡。
而摆锤偏移的大小可以由连接C 轮和F 轮的钢丝下端所装的记录笔在记录筒上记下摆秤的偏移角度θ求得。
船模阻力实验报告
船模阻力实验报告
近日，我们小组开展了一项有趣的船模阻力实验。
这项实验主
要是想通过测量不同类型的船模在水中的阻力，来探究船模的设
计和制造中应当注意的问题，从而应用于实际的船舶生产中。
首先，我们选取了几种不同类型的船模进行实验。
包括传统的
帆船、快艇、游艇以及赛艇等。
为了保证实验的准确性和科学性，我们将每个船模在水中的阻力分别记录了5次，然后取平均值作
为最终的实验结果。
实验中，我们还针对水温、水流等因素进行
了一系列的控制，以确保每次实验的环境相同。
经过实验，我们发现不同类型的船模在水中的阻力是有很大差
别的。
其中，游艇和赛艇的阻力最小，而帆船和快艇的阻力则较大。
特别是帆船，其阻力最大，可能与其较大的船体面积和宽体
船身有关。
此外，我们还观察到，在相同类型的船模中，设计和
制造的差异也会影响其在水中的阻力，这表明了在选择和制造船
模时需要考虑到诸多的因素。
我们还了解到，阻力是造成船舶浪费能量和燃料的主要因素之一。
因此，在实际的船舶生产中，减小阻力是船舶设计中的一个
重要目标，尤其是在当下环保、节能的理念越来越受到关注的背
景下。
通过我们的实验，也可以为船舶设计者提供一些指导和参考，帮助他们更好地把握船舶设计中的阻力问题。
最后，我们还对实验结果进行了分析和总结，并对未来的实验展开了进一步的规划和研究。
我们希望，通过这一项船模阻力实验，能够为我们更深入地了解和探究船舶设计和制造中的问题和挑战，为船舶生产的发展做出一点小小的贡献。
基于多模式协同的船模阻力试验教学改革
·实验教学·基于多模式协同的船模阻力试验教学改革鞠晓群，张兴明，罗念宁（哈尔滨工业大学（威海） 海洋工程学院，威海 264209）摘要：试验教学是高校专业课程中不可或缺的环节，是培养学生动手实践能力的重要途径，如何提高试验教学水平，是当前高等院校教学改革面临的一项迫切任务。
该文针对哈尔滨工业大学（威海）的船模阻力试验存在的问题和不足，从实验内容、实验模式和实验管理机制3个方面进行分析，以提升学生自主学习能力为导向，提出相应的改革措施。
实施结果表明，既丰富了实验内容，充分调动了学生学习的积极性，又利于学生思维方式的改变和创新能力的培养。
关 键 词：实验内容；实验模式；管理机制；教学改革中图分类号：G642.0 文献标志码：A DOI: 10.12179/1672-4550.20200443Teaching Reform of Ship Model Resistance Test Based onMulti-mode CollaborationJU Xiaoqun, ZHANG Xingming, LUO Nianning（School of Ocean Engineering, Harbin Institute of Technology, Weihai 264209, China ）Abstract: Experimental teaching is an indispensable part of the teaching process in colleges and universities, and an important means to improve the practical ability of students. How to improve the level of experimental teaching is an urgent task faced by the current teaching reform in colleges and universities. This paper analyses the problems and insufficiency of the ship model resistance experiment in our university from the experiment content, experiment modes and management mechanism, and puts forward the corresponding reform measures to improve students’ self-directed learning ability. The results show that it not only enriches the experimental content, fully arouses the students’ learning enthusiasm, but also benefits the change of students’ thinking mode and the cultivation of their innovation ability.Key words: experiment content; experiment mode; management mechanism; teaching reform1 课程的重要性船模阻力试验是船舶专业学生必须了解和掌握的一门专业实验课程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
院系工学院理论与应用力学专业班级理论与应用力学12级实验课程流体力学实验姓名：梁彦豪12309028指导教师苏炜船模阻力实验报告书目录一、实验摘要 (3)二、实验背景及工程应用 (3)三、实验目的要求 (3)四、实验装置 (3)五、实验原理 (4)六、实验方法与步骤 (6)七、实验数据处理与分析 (6)八、实验原始数据 (10)实验日期：2015年6月12日原创申明：我保证实验数据和实验报告是本人亲自完成。
签名：一、实验摘要本实验通过测量等比缩小的船模型的航行阻力，再与船模航行速度进行比较以得到船模阻力与速度之间的关系；再通过船模试验结果换算到实船阻力和实船航速之间的关系。
二、实验背景及工程应用船舶在水面上航行时，会遭受水的阻力作用。
如何预测船舶在航行时所遭受的阻力？船型和阻力之间的关系如何？这是船舶设计研究需要解决的重要问题。
迄今为止，船模阻力实验是确定船舶阻力的最有效的方法。
近年来，根据流体力学基本理论研究船舶阻力问题有很大进展，加上电子计算机的广泛应用，使得船舶阻力的理论计算方法有很大发展。
但是，由于船舶阻力问题比较复杂，在理论计算时常需作某些简化假定，故所得结果与实际到底存在多大差别，需要用船模实验结果进行检验，或进行适当的修正。
综上所述，船模阻力实验是目前研究船舶阻力最基本有效的方法。
三、实验目的要求本教学试验的目的是使学生初步掌握船模阻力试验的基本方法和根据船模试验结果换算到实船阻力的基本方法，借以培养学生进行科学试验研究的工作能力。
根据上述目的，本教学试验包括两个方面的内容：1.测定船模阻力与速度之间的关系。
2.求出实船阻力（有效功率）与航速之间的关系。
四、实验装置图1为我校试验水池简图。
拖车可沿水池两旁的轨道上行走；拖车上装置有控制、驱动系统及有关测量仪器，并载若干名试验人员。
图2表示船模与拖车连接的情况，拖曳船模的钢丝通过导轮与阻力仪连接。
图1..阻力仪导轮钢丝刹船架拖曳点钢丝VR图2五、实验原理由船舶阻力理论已知，船舶在航行时遭受的总阻力可分为摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力。
船模试验只能测得其总阻力。
目前，阻力换算方法有两种，其中一种式佛鲁德法（又称二因次法），即假定将船舶总阻力分为摩擦阻力和剩余阻力两部分，剩余阻力(包括兴波阻力和形状阻力)可以应用重力相似定律，而摩擦阻力则与同速度、同长度、同湿面积的平板（称为相当平板）的摩擦阻力相等。
根据这一假定，就可以从船模试验结果计算同一佛氏数时的阻力。
换算步骤如下：1. 计算船模总阻力系数221M M m V S Rtm Ctm ρ=式中，Rtm —— 船模阻力，牛顿mρ —— 试验水池水密度，公斤/米3m S —— 船模湿面积，米2 mV —— 船模速度，米/秒2. 计算船模摩擦阻力系数。
平板摩擦阻力系数公式很多，目前常用国际水池会议推荐的公式：()22Rem lg 075.0-=fm C式中，mVmLmυ=Rem —— 船模雷诺数Lm —— 船模水线长，米mυ —— 试验水池中的水的运动粘性系数，可从水温表查得3. 计算船模的剩余阻力系数fmC -Ctm Crm =4. 求实船的相对应速度及实船剩余阻力系数。
根据相似定律，实船与船模佛鲁德数相等时，剩余阻力系数相等。
由mmS gL VgL V =3得)/(..秒米λm mSm S V L L V V ==此时 Crs ＝Crm5. 计算实船摩擦阻力系数（ffS C C ∆+）()22Res lg 075.0-=fS C式中，m SS L V υ.Res =—— 实船雷诺数。
Ls —— 实船水线长，米。
Sυ—— 水的运动粘性系数，一般取15°C 时的值通常取实船粗糙度补贴3104.0-⨯=∆f C6. 计算实船总阻力系数ffS C C Crm Cts ∆++=7. 计算实船总阻力Cts sSsV Rts S 221ρ=（牛顿）式中，Ss —— 实船湿面积，米2s ρ—— 水的密度，公斤/米3，一般取15°C 时的值在工程上，实船总阻力通常用有效功率表示：1000.S ts ES V R P =(千瓦)以上计算，通常列表进行较为方便。
六、实验方法与步骤拖车起动，并通过刹船架夹住船模一起加速，当拖车达到所要求速度下等速前进时，松开刹船架，此时拖车通过钢丝拖着船模前进，由阻力仪器测出钢丝拖力（也就是船模阻力Rtm ），并同时用测速仪测量拖车速度（也就是船模速度Vm ）。
记录完毕，刹住船模，拖车减速，刹车，退回原处，这就完成了一个速度点的试验。
重复上述过程，直到得到完整的一条阻力曲线。
七、实验数据处理与分析尺度比：50表一. “朝阳”号远洋货轮实船主要尺度及船型系数设计水线长(m)型 宽(m)设计吃水(m)排水体积(m 3)湿表面积(m 2)方形系数152.0 20.4 8.2 16500 4075 0.649-6m 100.94235⨯=υ；-6s 100.97762⨯=υ；3.04m50152m =÷=L ；22m 1.63m 504075=÷=S ；me R =mmm υL V ⋅=m6103.226V ⋅⨯；s e R =sss υL V ⋅=smm V V L ⋅⋅⋅λλ=m 6101099.41V ⋅⨯50mm===λL L V V SS； Crm=Crs; 2/m 8.9g s =预定速度(m/s)实际阻力（Kg ）实际阻力Rtm （N ）船模总阻力系数Ctm船模摩擦阻力系数Cfm船模剩余阻力系数Crm=Ctm-C fm0.700 0.18042 1.768116 0.00442748 0.00395669 0.000470800.800 0.22722 2.226756 0.00426909 0.00385335 0.000415740.900 0.27963 2.740374 0.00415114 0.00376553 0.000385611.000 0.35303 3.459694 0.00424502 0.00368948 0.000555541.100 0.43209 4.234482 0.00429395 0.00362266 0.000671291.200 0.50717 4.970266 0.00423506 0.00356323 0.000671831.300 0.62380 6.11324 0.00443841 0.00350984 0.000928571.400 0.78914 7.733572 0.00484135 0.00346147 0.001379881.500 1.15075 11.27735 0.00614988 0.00341733 0.002732551.6001.5973215.6537360.00750275 0.003376810.00412594f C ∆=0.0004；CtssSsV Rts S 221ρ=（牛顿）；1000.S ts ES V R P = (千瓦)预定速度(m/s) 实际阻力（Kg ） 实际阻力（N ） 实船摩擦阻力系数（Cfs+f C ∆） 实船总阻力系数Cts=Crm+（Cfs+f C ∆）实船总阻力Rts 实船总阻力有效功率Pes0.700 0.18042 1.768116 0.00198159 0.00245239 125478.49 621.08 0.800 0.22722 2.226756 0.00195529 0.00237103 158452.71 896.34 0.900 0.27963 2.740374 0.00193262 0.00231823 196076.53 1247.81 1.000 0.35303 3.459694 0.00191277 0.00246831 257740.60 1822.48 1.100 0.43209 4.234482 0.00189514 0.00256643 324263.33 2522.15 1.200 0.50717 4.970266 0.00187931 0.00255114 383601.44 3254.93 1.300 0.62380 6.11324 0.00186497 0.00279354 492975.29 4531.58 1.400 0.78914 7.733572 0.00185188 0.00323176 661421.866547.681.500 1.15075 11.277350.00183985 0.00457240 1074261.52 11394.151.6001.5973215.653736 0.00182873 0.00595467 1591772.55 18008.68误差分析：本实验误差的产生在测量零点的测定上以及船速的测定上。
在测速仪的实验上可以看到，水流的相对速度与船本身测量的相对速度有一定的差距。
另外，测量零点的不准确将导致后面测量数据有较大的误差，也是为何之前测量的数据不能使用的原因之一。
八、实验原始数据试验日期：水温：22.70（℃）序号预定速度(m/s)实际阻力（Kg）1 0.700 0.180422 0.800 0.227223 0.900 0.279634 1.000 0.353035 1.100 0.432096 1.200 0.507177 1.300 0.623808 1.400 0.789149 1.500 1.1507510 1.600 1.59732。