船舶阻力-第4章附加阻力-附体阻力,空气阻力,汹涛阻力
第四章 附加阻力
第四章附加阻力排水型船在航行时，除了裸船体受到兴波阻力、摩擦阻力、粘压阻力和破波阻力之外，船的各种附属体也受到水阻力，水面以上的船体受到空气阻力，风浪亦使船的阻力相对静水时有一定增加。
这三种因素产生的阻力合称为附加阻力。
本章就这三种阻力加以概述，并适当介绍这些阻力的确定方法及在船舶设计时应注意的事项。
§4-1 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，统称为船的附体。
由于附体的存在而产生的阻力称为附体阻力。
由于船的附体通常位于水下较深位置，且相对尺寸较小，因而认为附体阻力的主要成分是摩擦阻力和粘压阻力。
那些较短的附体，如支轴架等，其阻力成分几乎都是粘压阻力，并认为其阻力系数与速度无关；另一类是长附体或沿流线方向安装的附体，如舭龙骨、轴包架等，其阻力几乎都是摩擦阻力。
一、确定附体阻力的方法目前要准确地确定附体阻力尚有相当困难，其原因在于两个方面：其一是由于附体阻力的复杂性所决定。
因为确定附体阻力问题除要精确地确定各种附体的自身阻力外，还要确定附体与船体之间的干扰阻力；其二，如果试图通过模型试验的方法来确定附体阻力，由于船模速度低，附体尺度小，因而存在着较严重的尺度效应问题。
工程上，确定附体阻力系数采用近似方法，主要有两种：一种是应用经验公式或经验数据来确定每一个附体的阻力值或附体系数值；另一种是船模附体阻力试验，通常可给出较满意的结果。
1．经验公式确定附体阻力(1) 舭龙骨：应沿水流方向安装。
其长度常在船长的1/3～1/2之间，布置时在船中央以前的长度不宜大于船长的10%。
其深度不宜伸至界层边缘以外或龙骨以下，所增的阻力约等于由于湿面积加大而增加的摩擦阻力，一般不大于裸船体阻力的1%～3%。
若舭龙骨沿对角线设置，所增加的总阻力可取其摩擦阻力的5/3倍。
(2) 舵：对于不同尾型、舵型及舵的安装位置，所产生的附加阻力也不同。
流线型舵的阻力可取其自身摩擦阻力的1.5倍。
1111船舶阻力复习题及部分解析(上交教材)
《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？对给定船的兴波阻力系数，当两形似物体的傅汝德数相等时，其兴波阻力系数必相等8）何谓雷诺（Reynolds）相似律？对一定形状物体，粘性阻力系数仅与雷诺数有关。
当雷诺数相同，两形似物体的粘性阻力系数必相等。
9) 船模试验中能否实现“全相似”？为什么？不能。
傅汝德数很难相等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。
船舶阻力介绍
船舶阻力定义船舶运动过程中，流体作用于船体上，阻止其运动的力。
种类当船舶在水面上航行时，船体处于空气和水两种流体介质中运动，必然通受空气和水对船体的阻力。
为研究方便起见，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川力。
水阻力是水对船体水下部分的反作用力。
进一步把水阻力分成船体在静水中航行时的静水阻力和波限中的阻力增加值（亦称为汹涛阻力）两部分。
静水阻力通常分成裸船体阻力和附体阻力两部分。
所谓附体阻力是指突出于裸船体之外的附属体如舵、舭龙骨、轴支架等所增加的阻力值。
根据这种处理力法，船舶在水中航行时所受到的阻力通常分为两大部分：一是裸船体在静水中所受到的裸船体阻力，另一部分是附加阻力，包括空气阻力、汹涛阻力和附体阳力。
对于常规船型，附体阻力通常仅占船舶阻力的很小部分，故常常通过船模阻力试验确定总阻力后，按经验公式乘以某个适当系数以获得附体阻力的值。
对于特殊船型，如有较大附体的非常规船型（特殊作业船、潜水器、救生船、探测船、水下采矿船等），附加阻力可能较大，需对带有附体的船模进行试验予以确定。
试验中需注意因缩尺船模的附体较小所产生的尺度效应，要求船模尽可能大。
工程中初步估算时常用经验统计数据，结合具体情况作适当修正。
目前尚无有效的理论算法。
在船舶设计中，常用附体阻力系数估计附体阻力。
为减小附体阻力，附体形状应尽可能采用流线型。
船长对阻力的影响船长对阻力的影响在保持排水量不变时，改变船长必然引起L/B及L/▽1/3的变化，当排水量一定时，选用较大的船长L，则B，d，C b必然要作适当的减小及L/B，L/▽1/3随之增加。
随着L/B或L/▽1/3乃的增加，船体变得瘦长，船体型线的纵向曲率变小，船体兴波区域的型线变得平直，兴波作用趋于和缓，波高变低，兴波作用所消耗的能量减少，所以兴波阻力随着变小。
同时由于船长增加以后，尾部型线变平顺减少了旋涡的产生，从而降低了旋涡阻力。
2015-船舶阻力(4)-附加阻力
确定附体阻力的方法
经验法 模型实验法
附体阻力
经验法（多用于初步设计）附系数pel peb (1 kap )
船舶种类 单桨民船 双桨民船 双桨或4桨高速舰艇
kap
2~5 7~13 8~15
附体阻力
模型试验法
方法1：
认为模型附体的阻力系数=实船附体阻力系数 由于尺度效应，一般偏大
方法2：（常用）
Raa C a
空气阻力系数
1 2 aVa At 2
水线以上部分在横剖 面上的投影
海平面空气密度 1.226Kg/m3
空气阻力
计算方法
相对速度
空气与船的相对运动夹角
Va V sV wCos a
船速 风速
认为模型附体系数=实船附体系数
Rs Kap Rs
附体阻力
附体的设计准则
流线型 沿流线 小湿面积
空气阻力
水面以上船体所产生的
型线水上的部分 各个建筑 货物（如集装箱船）
包括
摩擦阻力 粘压阻力
空气阻力
计算中存在的问题
水上部分结构复杂
各组分复杂、且互相有干扰
风速、风向多变
空气阻力
计算方法
空气与船的相对速度 m/s
船舶阻力（4） ——附加阻力
船舶与海洋工程专业课程
主要内容
附加阻力
附体阻力
舵、舭龙骨、轴包架、轴、支轴架 表现为摩擦阻力和粘压阻力
空气阻力
表现为摩擦阻力和粘压阻力
波浪阻力（汹涛阻力）
与浪高、波长、方向、航速、船型相关
附体阻力
确定附体阻力中存在的问题
附体结构复杂、与船体间有干扰 模型试验的尺度效应问题明显
船舶阻力总结[最终定稿]
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船舶阻力总结[最终定稿]第一篇：船舶阻力总结船舶阻力总结——By Mr.Torpedo 说明：1、本资料仅供20120114班内部分享。
2、题目纯属个人编写，与考试形式关系不大，仅仿照老师上课所述考试内容，将书上的重要知识点加以总结，仅供参考。
第一章绪论1、简述船舶阻力的概念。
2、什么是船舶快速性？船舶具有良好快速性应满足什么条件？3、什么是船舶阻力曲线？什么是有效功率曲线？分别如何表示阻力性能？4、船舶阻力研究中常用的速度单位有哪些？他们之间换算关系如何？5、船舶阻力中常用的相似准数有哪些？6、船舶的航态如何划分？7、排水型船舶的航态如何划分？8、船舶阻力有哪些研究方法？9、船舶阻力中的坐标系如何选取？10、船舶阻力的成分如何划分？11、船体阻力的成分如何划分？第二章粘性阻力1、什么是粘性阻力？它包括哪两部分成分？2、简述粘性阻力的成因（力学观点、能量观点）3、相当平板理论的内容4、1957年国际船模试验池实船—船模换算公式的表达式？5、简述船体表面弯曲对摩擦阻力的影响6、什么是形状效应？在阻力计算中如何计入形状效应的影响？7、船体表面粗糙度包括哪两方面内容？如何修正？8、船体湿表面积如何计算？9、简述污底的形成、影响及其防治方法。
10、如何减小船体的摩擦阻力？11、粘压阻力的影响因素有哪些？设计中如何避免？12、螺旋桨对粘压阻力有何影响？第三章船舶兴波兴波阻力1、船舶在水面航行如何兴起波浪？2、兴波阻力的成因？3、船舶兴波包括哪两部分？各有什么特点？4、兴波阻力的成分？5、写出与x轴夹角为 的基元波波数的表达式。
6、船行波的范围？7、深水域和浅水域的压力点兴波范围有何特点？8、什么是兴波长度？如何用兴波长度衡量兴波干扰？9、什么是兴波干扰？何为有利干扰、不利干扰？10、简述○P理论的内容。
11、薄船理论有哪些基本假定？写出流场速度势的表达式、基本方程和边界条件。
12、Michell积分反映了船型对兴波阻力的哪些影响？13、减小兴波阻力有哪些方法？14、破波阻力出现时，波浪运动分哪几个发展阶段？15、波浪破碎方式？16、破波阻力的特性有哪些？第四章船舶阻力的确定方法1、确定船舶阻力的方法有哪些？2、写出二因次换算法的假设和计算方法。
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。
附加阻力
Pe1 = Peb(1+kap)
其中，Peb为裸船体所需有效功率。
表4-1 不同类型船的附体系数
船舶种类
kap (%)
单螺旋桨民用船 双螺旋桨民用船 双或四螺旋桨高速军舰
11/22/2019
2～5 7～13 8～15
5
11/22/2019
2
一、确定附体阻力的方法
1．经验公式确定附体阻力
(1) 舭龙骨：应沿水流方向安装。所增的阻 力一般不大于裸船体阻力的1%～3%或取其摩 擦阻力的5/3倍。
(2) 舵：流线型舵的阻力可取其自身摩擦阻 力的1.5倍。对单螺旋桨船，舵的阻力一般约 为裸船体阻力的l%～2%。对双螺旋桨的双边 舵，其阻力值约为裸船体阻力的3%～5%。
11/22/2019
8
§ 4-2 空气阻力
一、确定空气阻力的方法
1．根据风洞试验资料估算 空气阻力几乎全部由粘压阻力组成，它可表示为：
Raa
Ca
1 2
ρ a
At
υ2 a
2．倒置船模阻力试验确定空气阻力
计算空气阻力的公式如下：
Raa 47.94kAtVA2
11/22/2019
11/22/2019
3
(3) 坞座龙骨：
其阻力可取为其自身摩擦阻力的4倍。
(4) 轴包架：
阻力值在一般情况下约为裸船体阻力的 5%～10%。
(5) 轴支架和轴：
采用左右两轴支架的阻力可按下面的经 验公式计算：
R架
b
V2 2 s
0.56
阻力部分名词解释
阻力部分名词解释快速性：船舶快速性就是研究船舶可能消耗较小的主机功率以维持一定航速的能力，或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粘压阻力：由于水的粘性而产生且是压力的阻力，包括兴波阻力和旋涡阻力傅汝德定律：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，这称为傅汝德定律，即Cw=f(Fr)摩擦阻力：当船体运动时，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汹涛阻力：船舶在风浪中航行时的阻力将较在静水时为大，所增加的阻力称为汹涛阻力尺度效应：在应用试验方法研究船的快速性问题时，由于模型与实船（或实桨）之间的绝对尺度不同，且不能同时满足全相似定律，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附体阻力：突出于裸船体之外的附属体，比如舵、舭龙骨、轴支架等所增加的阻力值空气阻力：指空气对船体水上部分的反作用力临界雷诺数：相当平板假定：实船或船模的摩擦阻力分别等于其同速度、同长度、同湿面积的光滑平板摩擦阻力形似船：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：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局部粗糙度：又称结构粗糙度，主要为焊缝、铆钉、开孔以及突出物等粗糙度雷诺定律：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。
Cv=f(Re)最佳船长：如果船长较短，Rr很大，则增大船长，Rr下降相当明显，Rr的减小值大于Rf 的增加值，因而总阻力的减小相当显著。
随着船长继续增加，或△／（0.01）3继续减小，则Rr的下降渐趋缓慢，总阻力的减小趋势减缓，直至出现对应于总阻力最低点的最佳船长Lopt；如果进一步再增加船长，则总阻力反趋增大。
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。
第04章 附加阻力
2 ~ 5% 7 ~ 13% 8 ~ 16%
记裸船体所需有效功率为Peb，则计及附体的实船有效 功率Pe1为:
Pe1=Peb(1+kap)
2/5
用已有资料或经验公式估算
中、低速船的附体系数与速度的关系甚小；但高速船 或军舰因兴波阻力占总阻力的主要部分，附体也使兴波阻 力的增大。
此外，若附体形状特殊或未按流线方向设计，则附体 系数应适当加大。
试航速度: 船舶建成后，在要求装载情况下，且主机 额定功率在平静水域中所能达到的速度。
服务航速: 考虑船舶在航行中受风浪和污底等原因致 使阻力增加，以持久功率(约为额定功率的85 ~ 90％)在平 均海况下船舶所能达到的航速。
4/6
储备功率选择
储备功率的应视船长、船型、航道和船的业务性 质而定，通常根据船长和方形系数相近的同型船舶在同 样条件下航行的经验加以确定，一般取 kaw=15~30％， 或者由耐波性试验求得。
1/2
波浪中的阻力增加
一.引起波浪阻力增加的原因 二. 影晌波浪中阻力增值的因素 三. 波浪阻力增值的处理与储备功率
2/2
一.引起波浪阻力增加的原因
1．船体运动 船在波浪中航行，将产生纵摇、升沉、横摇和摇首等 运动，使阻力增加，航速降低。其中主要是纵摇、升沉运 动的影响，横摇和摇首较为次要。 船舶在波浪中所增加的阻力与船体运动的幅值等参数 有关。
2/2
4.2 空气阻力
1/6
空气阻力
船舶在航行中、船体水线以上部分和上层建筑与空气 的相互作用而受到的阻力。空气阻力包括空气的摩擦阻力 和粘压阻力两部分。因为空气的密度和粘性系数比水小得 多，所以空气阻力通常只占船总阻力的很小部分。
在空气阻力中，摩擦阻力只占极小部分，而主要部分 是粘压阻力。它与船舶水上部分的外形以及与风的相对速
《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。
部分阻力解释
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。
船舶阻力分类方法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.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.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.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.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。
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,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。
船舶阻力第四章
1 2 Rs Capm m Sm vm 2 （2） k k aps apm
尺度效应
Caps Capm
Rs Capm Rs Rm Rs / Rm
二、附体设计 注意事项 1.沿流线方向设置
2、减小附体湿面积
3、流线型剖面
三、失速与功率储备 （1）由于波浪增阻，如保持功率不变，则航速下降。 这种航速减少 ——失速 （2）由于波浪增阻，如维持相同航速，则需增加功率。 所需增加的功率——功率储备 试航航速 ＝服务航速 + 0.5～1kn
作业和思考题：
1、附加阻力由哪些阻力成分构成？ 2、附体设计时应注意事项？ 3、在波浪中引起阻力增加的原因？
第四章
附加阻力
§4.1 附体阻力
附加阻力： 附体阻力＋空气阻力＋汹涛阻力
摩擦阻力：长附体、沿流线按装 附体阻力 —舭龙骨、轴包架 粘压阻力：短附体
一、确定附体阻力的方法 1、经验公式 （1）舭龙骨 ： ＜ 裸船体阻力 1 %～３% （2）舵： 取自身摩擦阻力的1.5倍； 单舵占裸船体阻力 1～2 %、 双舵占裸船体阻力 3～5 % 改善流场——整流——提高螺旋桨效率 （3）轴包架：约为裸船体阻力 5 ～10 % （4）轴支架与轴: R架=b2 Vs2 / 0.56 R轴=0.298bdVs
§4.2 空气阻力
一、方法 1.风洞资料估算 R C 1 A v 2 aa a a a a
2
蒲福风级表
va vs uw cos a
2.倒置船模阻力试验 3.计算（或取）空气阻力系数
Caa 0.001At / S
二、影响空气阻力的因素 1.与上层建筑型式及其在船中横剖面上的投影面积有关 2.与风向角有关 3.空气阻力与风速平方成正比
船舶阻力与推进
一、填空题（共40分） 1. 附加阻力包括 空气阻力、附体阻力和汹涛阻力2. 在进行螺旋桨模型空泡试验时需满足哪几个参数相等 σ、J 相等3. 兴波干扰为 首横波 和 尾横波 之间的干扰4. 伴流按产生原因来分类由于船身周围的流线运动而产生的是 势伴流5. 破波阻力产生的条件是 必须存在自由表面6. 剩余阻力通常包含 兴波阻力和粘压阻力7. 粗糙度补贴系数作用在于 计及表面粗糙度对摩擦阻力的影响8. 一般来说，螺旋桨的直径 大 转速 低 则效率越高。
二、 简答题（共40分）1. 船舶阻力包括哪些。
①、摩擦阻力；②、粘压阻力；③、兴波阻力。
2. 简述减小摩擦阻力的方法。
①、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，从而得分 得分使船体表面与空气接触；3. 计算粘性阻力的一般步骤。
①、计算船的湿表面积；②、计算雷诺数Re ；③、根据光滑平板摩擦阻力系数公式算出或由相应的表中查出摩擦阻力系数f C ；④、决定粗糙度补贴系数的数值，目前我国一般取30.410f C -∆=⨯；⑤、根据21/2()f f f R C C v S ρ=+∆算出船的摩擦阻力；⑥、将计算的摩擦阻力与粘压阻力相加得到粘性阻力。
4. 简述减小兴波阻力的方法。
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。
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R Rm Rm
裸体
附体
比较带有附体的船模实验和裸体船模实验所得阻
力差△Rm
Capm
1 2
Rm
m Smm2
kapm
Rm Rm
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上海交通大学《船舶原理》 之 船舶阻力
① 认为 Caps Capm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Rs
Capm
1 2
s Sss2
但由于附体模型小，尺度效应较大，一般应引 入一个附体尺度效应因子β。
b) 轴支架、轴，以粘压阻力为主，也因尽量采用流线型。
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1. 实用估算方法（附体阻力）
pe1 peb (1 kap )
Peb ：裸体船所需功率 Kap：附体系数
其他可查设计手册
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2. 应用模型实验确定附体阻力
4-3 波浪中的阻力增值
又称汹涛阻力
一. 波浪中阻力增值的主要原因
a) 摇摆、纵横垂荡、横摇、纵摇、首尾摇 主要是纵摇和升沉对阻力增值影响较大，
其次是横摇和首摇。 b) 波浪（入射波和反射波）
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二.波浪增阻的特点
• . Raw h(波高)
• 当波浪遭遇周期与船的纵摇、垂荡周期接近 时，产生共振效应，阻力增值变大。
三.波浪中阻力增值与储备马力
➢ 设计时考虑到常遇风浪情况（与海区、航浅等 有关），增加储备马力。
波浪中阻力增值，后果有两种：
① 保持静水中同样的功率——在风浪中航速下降
s（称为失速）
② 如果仍要求达到静水中的相同航速，则必须另
外再增加一部分功率 ps （储备功率）
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一般船舶在风速不大于2级时，空气阻力占裸体总
阻力的2-4%。 附体阻力
空气阻力百分数
Pet Peb 1 kap kaa
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二.实验方法
a) 水中倒拖 速度不能过高，避免兴波影响。
b) 风洞实验
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第四章 附加阻力
内容：附体阻力，空气阻力，汹涛阻力 （波浪中的阻力增值）
4-1 附体阻力
• 附体：舭龙骨，舵，轴包架，轴支架等 • 摩擦阻力、粘压阻力，略去兴波阻力
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阻力成分 a) 舭龙骨、舵、轴包架，以摩擦阻力为主，特点是长度
面积大，顺流线布置，呈流线型；若不顺流线，粘压 阻力急剧增加。
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4-2 空气阻力
➢ 水线上的光船体+上层建筑（桅杆、起货 机、烟囱）
➢ 主要是摩擦阻力和粘压阻力，由于空气粘 性很小，摩擦阻力较小，粘压阻力比重较 大，但由于风向变化，极难处理。
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一.空气阻力的估算方法
服务速度小于试航速度。
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Caps Capm 0.5 ~ 0.6
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② 另一种方法
认为 kaps kapm
Rs
kapm
Rs
Rm
Rs Rm
该方法尺度效应较小，常用于实船的附体 阻力确定。
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附体设计应注意的事项
1. 附体应沿船体流线方向设置 2. 尽可能采用湿面积较小的附体 3. 附体沿水流方向应采用流线型剖面
Raa
Ca
1 2
a Ata2
a ：空气密度（ =1.226 kg / m3
)
At ：船体水线以上部分在横剖面上的投影面积
a ：空气对船的相对速度（m/s）
a s uw cosa
这里是 uw 风速， a 为风速与前进方向的
夹角(见下页图)
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Ca ：空气阻力系数（与船体形状和上层建筑有关）
储备功率的决定方法 在考虑附体阻力、空气阻力的基础上，考虑常遇风浪
情况（与海区、航浅等有关），再加上一个储备功率的百 分数。
Pew Peb 1 kap kaa 1 kaw
kaw :15% ~ 30%
➢ 试航速度：在额定功率下在静水中所达到的航速。 ➢ 服务速度：在持久功率（服务功率——额定功率的 85%-90%）下在平均海况下所达到的航速。
① λ/L≒1（迎浪）处波浪增值最大（见下图）
② 船型影响
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a. 静水性能好，一般波浪增阻也小
b. . Cb Raw
c. V型较U型船首好（因为V型船首船体运 动小）
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