船舶阻力练习——murry法
船舶阻力复习
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。
船舶阻力试题
1、波浪是如何产生的？其组成及特点？ (1)产生：水流流经弯曲的船体时，眼船体表面的压力分布不一样，导致船体周围的水面升高或者下降，在重力和惯性 力的作用下，在传后形成实际的船波。 (2)组成：船行波由与压力点兴波图形相似的首尾两组波系所组成，其中包括下列船波：
船首压力兴波：形成船首波系，包括船首横波和船首散波。 船尾压力兴波：形成船尾波系，包括船尾横波和船尾散波。 (3)特点：整个船行波可分为首尾两大波系，各由横波和散波组成；整个传播系基本集中在凯尔文角所限定的扇形面范 围内；船首横波通常在船首柱略后为波峰，而船尾横波则在尾柱略前处由波谷开始；整个船波系的个散波之间及散波 与横波之间互不干扰；船波随船一起前进，船波速度等于船速。
14、名词解释： 层流边界层：边界层内存在两种流动状态，在平板的前端部分，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，这种流体状态称为层流，与其对应的边界层称为层流边界层。 理想流体 ：无粘度、在流动中不产生摩擦阻力 Rf 的流体。 相应速度 ：形似船之间，为了保持 Fn 相同，则它们的速度必须满足一定的关系。 相当平板 ：在摩阻力计算中，实船与船模的的摩擦阻力分别等于与其同速度、同长度、同表面积的光滑平板的摩擦 阻力，该假定中的“光滑平板”就称为该船的“相当平板”。 摩擦系数 ：定义 Cf=2Rf/[p]S[v]2 为摩擦阻力系数，Cf 仅仅是雷洛数的函数，雷洛数相同的不同平板的 Cf 相同。
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。
船舶阻力7
方法分类：
直接近似估算总阻力或有效功率 按内容 估算Rr，用平板公式计算Rf
船舶阻力——第九章 阻力近似估算方法
图谱
按表达 回归公式
按资料来源
母型船数据估算法 船模系列资料估算法 依据归纳船模和实船资料估算法
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第九章 阻力近似估算方法
船舶阻力——第九章阻力近似估算方 法—应用船模系列试验资料估算阻力
船舶阻力——第九章阻力近似 估算方法—归纳实船和船模资 料分析估算法
（3）修正 i . Cb修正 Cb>Cbc Cb<Cbc ii. B/T修正
△1= -3CbCo(Cb-Cbc)/Cbc △1=Co Kbc% △2= -10Cb(B/T-2)% x C1
C2=C1+ △2=Co+ △1 + △2
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§9.2 归纳实船和船模资料分析估算法
（1）标准Cbc 单桨船 Cbc=1.08-1.68Fr 双桨船 Cbc=1.09-1.68Fr （2）标准B/T=2.0
船舶阻力——第九章阻力近似 估算方法—归纳实船和船模资 料分析估算法
（3）标准Xc，表9-3
（4）标准Lwl=1.025Lbp （5）功率 Pe= 0.735 △ 0.64 Vs 2 /C0 （kw） △ — 吨、Vs — 节 C0 系数
律，为什么？结果是多少？
4、试说明利用基尔斯修正法，估算船舶阻力的方法。
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形状相似、大小、速度略等的船， 海军系数Ce大致相等
船舶阻力课外作业 (1)
船舶阻力课外作业1. 某海船航速)(0.100m L =，)(0.14m B =,)(0.5m T =,)(0.42003m =∇，湿面积s =5.90(m 2)，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：1）船模的相当速度及排水量；2）20︒C 海水中实船的兴波阻力w R 。
注：1节(knot)=1.852(公里/小时)2．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。
3. 某船长L =100m ， V =7.83m/s ，F n =0.25，相应船模的缩尺比25=α。
设流态转换的临界雷诺数R ncr =5×105，水的粘性系数ν=1.14×10－6m 2/s ，试以相当平板计算实船、船模层流段的长度范围。
4．试证船型的仿射变换不改变其方形系数。
（参见：《船舶阻力》，李世谟著）5．试证影响船舶阻力的六个船型参数B L 、T B 、P C 、B C 、M C 、3L ∇中独立参数不超过四个。
6．某海船模型速度V m =1.75(m/s)，)(1.6m L =，)(82.03m =∇，湿面积s =5.90(m 2)，缩尺比20=α，测得总阻力R t =34.1(n)，试验水温为20︒C ，试用傅汝德换算法求15︒C 海水中实船的总阻力。
注： 2)2(075.0-=n g f R l C ，3104.0-⨯=∆f C附表：15︒C 20︒C海水： ρ＝1026.22( kg/m 3) ρ＝1025.05( kg/m 3)ν=1.18831×10－6（m 2/s ） ν=1.05372×10－6（m 2/s ）淡水： ρ＝999.34( kg/m 3) ρ＝998.46( kg/m 3)ν=1.13902×10－6（m 2/s ） ν=1.00374×10－6（m 2/s ）7.某海船模型速度V m =1.54m /s ，F n =0.22，测得R t =43.1(n)，模型湿面积s =9.0(m 2)，缩尺比30=α，试验水温为20︒C ，试求实船在15︒C 下的有效功率。
船舶阻力5(修改稿)
1、试验准备 船模制作（木模、蜡模）—几何相似、表面光洁 安置人工激流丝——称重——配压载、调浮 2、阻力数据测试 物理量：速度、阻力、纵倾、升沉、浸湿长度 方法：（1）船模速度：—拖车速度（测速轮） （2）阻力测量：—阻力仪 a、机械式—阻力Rtm由砝码重力W平衡。 W rB±pLpsinθ=Rtm rA Rtm = rB W/rA ± pLpsinθ/ rA 记录W、θ— 可得Rtm
二、表达方法
1、泰洛表达法及其换算关系 速度参数Fr（或V/L0.5）； 阻力 Rt/△（或 Rr/△或Cr）
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§7.2 船模阻力数据表达
船舶阻力——第七章船模阻力试 验——船模阻力数据表达
（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 所以 Rts/△s = Rtm/△m -（Rfm/△m - Rfs/△s） 又因为： Rfm/△m = Cfm 0.5 m Vm2 Sm/ mgmCbLmBmTm =0.5 Sm Cfm Fr2 / CbBmTm
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§7.1 拖曳试验依据、设备和方法
3、重力式船模试验池 优点：水池小、设备简单、造价低 缺点：船模尺度小、尺度效应大、误差偏大 实验内容单一
船舶阻力——第七章船模阻力试 验——拖曳试验依据、设备和方法
《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。
船舶阻力第一章资料
T Lv1 g vT 1 L1 v2
1 Rw / v2 L2 Rw / 0.5v2S Cw
兴波阻力系数
2 g / v2 L1 gL / v2 1 / Fr 2 Fr v / gL
傅汝德数
根据定律 1 2
Cw Rw / 0.5v2S 1/ Fr2 f Fr
§1.3 阻力相似定律
1 Rv / v2 L2 Rv / 0.5v2S Cv 粘性阻力系数
vL 2 / vL 1 / Re
根据定律 1 2
Cv Rv / 0.5v2S 1/ Re f Re
§1.3 阻力相似定律
雷诺定律
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；
§1.3 阻力相似定律
由傅汝德定律
Rws / s Rwm / m
Cwm Cws
Rwm / 0.5mvm2Sm Rws / 0.5svs2Ss
Rws Rwm svs2Ss / mvm2Sm
因为： 形似船 vs2 / vm2 相应速度 Ss / Sm 2
Rws Rwmsvs2Ss / mvm2Sm Rwm s / m 3
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。
§1.2 船舶阻力的分类及阻力曲线
2、船体阻力分类 Rt Rw R f Rpv 按成因分： 按流体作用力方向分： 压力（兴波、旋涡） 切向力（摩擦） 合力：Rt Rf Rp 按流体性质分：
2 / vL 1 / Re 3 g / vL1 1 / Fr 2
总阻力系数
§1.3 阻力相似定律
根据定律 1 2、3
船舶原理_邹早建_船舶阻力习题集_decrypted
船舶阻力习题集1．某万吨船的船长L wL =167m ，排水量∆=25000吨，航速Vs=16节，如船模的缩尺比α=33，试求船模的长度、排水量及其相应速度。
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（米） 航速（海里/小时） 货 船120 12 客 货 船160 23 高速客船85 23 鱼 雷 艇26 32 拖 轮46 12（单放） 7（拖带）试分别计算它们的傅汝德数F n 和速长比L v，并判断它们各属何种速度范围。
3．船排水量为55英吨，当航速为8节时的阻力为18740磅，求此时船工之有效功率EHP 为多少英制马力；多少公制马力。
4．拖带某船，当速度为4.5米/秒时，水平拖索的张力为3250公斤，此拖索方向与该船中纵剖面方向一致，试求在此速度下该船的有效功率（以马力计）。
5．已知某船的主要要素为L WL =70米，B=11.2米，T=2.1米，方形系数δ=0.68，每厘米吃水吨数为吨/厘米，船模缩尺比为α=30，求船模的排水量。
如果船模在无压载在淡水中的吃水T m =0.06米，则应加多少压载重量？6．某海船的排水量为4000吨，航速为12节，试求排水量为6000吨的相似船的相当速度，分别以节，公里/小时，呎/秒，表示。
7．某海船的船长L WL =167米，排水量Δ=25000吨，航速V=16节，与之相似的船模长度为5.00米。
试求船模排水量（在淡水中，以公斤计）及试验时的相当速度（以米/秒计）。
8．某海船L wL =100m ，B=14m, T=5m, 排水体积∇=4200m 3, 航速V=17节。
今以缩尺比α=25的船模在相应速度下测得兴波阻力1公斤，试求当缩尺比为α=35时在相应速度下的兴波阻力。
9．船模试验时，测得船模速度为Vm=1.10m/s 时，剩余阻力系数Cr=1.36×10-3, 模型缩尺比为α=40，实船湿面积S=800m 2, 试求实船剩余阻力。