第3章 船舶兴波及兴波阻力
兴 更小，相应地水压力向前的分量减小，故兴波阻力增大。从能量观 点来说，首尾横波的波谷相叠，则合成波的波幅增大，波能必然增
波 加，因而兴波阻力也增加，这种兴波干扰就称为不利干扰。如果船首横
干
波的波峰与尾横波的波谷相遇叠加，则合成横波的波幅减小，兴波阻力也
本章简要介绍船舶兴波的机理及特性、船舶兴波与兴波阻力的 关系、船舶兴波阻力的确定方法、船型与船舶兴波及兴波阻力的 关系、减小船舶兴波及兴波阻力的途径等。
3.1 船舶兴波及其特性
船行波
船舶兴波
破波
船体驶过后， 留在船体后 方并不断向 外传播的波。
此外，在船体附近 还存在着局部的水 面起伏。在船舶定 常运动时，这部份 水面起伏随船一起 运动，不产生阻力。
再将其转化到随体坐标系中：
的
数
(x,
y,t)
Re
0
dK
A(K, )exp{iK( )(x cos
y sin ) iK( )U
cos
i( )t}d
学
由于船行波相对于随体坐标系不变，所以上述被积函 数中与时间变量t有关的各项之和等于0，即：
表
KU cos 0
g
干 考虑到：Fr v / g L ，由上式也可得到兴波长度mL 距离内的横波数：
扰
nq m
2 Fr 2
该式说明，兴波干扰与佛汝德数Fr及船型有关。
船体兴波干扰与兴波阻力干扰预报
由于船体首尾横波间存在着干扰，导致船体兴波阻力具有干扰特
船
性。表现在兴波阻力曲线上呈现出峰谷现象。 产生有利干扰时，对应兴波阻力曲线上的凹点（谷值点），产生不
研究兴波及兴波阻力的意义： 设法减小船舶兴波和兴波阻力；设计低波阻的优良船
型；开发新船型等。
船舶兴波及兴波阻力
研究内容：
一、船舶兴波是如何产生的，机理如何，船舶 兴波与兴波源（船体）之间的关系以及如何减 小船舶的兴波和兴波阻力； 二、船舶兴波以及兴波阻力具有什么特征，如 何来进行描述，船舶兴波和兴波阻力与周围环 境的关系等。
征
线，即图中的虚线，其与压力点运动方向之 间的交角为19°28′，该角被称为凯尔文角，
凯尔文角与压力点的运动速度无关。这种波
被称为凯尔文波。
即在无限深水域中，压力点的兴波波形仅
限于2×19°28′的扇形区域内。
需要说明的是：在浅水中，凯尔文角会随
着压力点运动速度的变化而变化。
船行波的组成
粗略来看，因为船体首尾的压力最大，所以船行波主要由船首尾
体
利干扰时，对应兴波阻力曲线上的凸点（峰值点）。
兴
由图中也可看出不同船型的Cw
波 的差别： 1、当Fr＜0.15时，无论丰满还
阻 是瘦削船型，其Cw值都很小，说 明低速船的兴波阻力较小；
力
2、在整个速度范围内，相同Fr
干 条件下，丰满船的Cw大于瘦削船， 特别是高Fr数时，差异更为明显；
扰
3、丰满船型对应较低的Fr数时，
船 的高压力区兴波产生，其包括首波系和尾波系，每个波系又由横波 系和散波系组成。如图所示，首波系所在区域为虚线所标出的大扇
行 面范围，尾波系为另外虚线所标出的小扇面范围，两个扇面与船体
波
纵中剖面的夹角相同，均为α（19°28′）。
另外，若沿船体表面的某处存在曲率突变处，如丰满船型的前后肩处，
的 还会产生肩波，这时船行波中还会包括肩波系。
• 可见，重力在船行波的形成过程 中起着重要作用。船行波的 产生Fra bibliotek船行波
3-3 船行波的形成
船行波
3-4 重力波的兴波过程
船行波
船行波
船行波是在压力、惯性力和重力作用下产生的， 与重力相比粘性力很小。若忽略粘性作用且认为流体 运动无旋，则船行波形成的流场是无旋流场，存在 速度势，故根据势流线性理论，复杂的船行波系， 可以用不同传播方向、不同初始相位角及不同波长的 平面进行波（基元波）叠加来进行模拟。
船体兴波干扰与兴波阻力干扰预报
船 体 兴 波 干 扰
船体兴波干扰与兴波阻力干扰预报
船 由前式可知，兴波干扰的结果如下： 体 （1）q＝0，表示mL距离内有n个整波长，即首尾横波的 兴 相位相同，在船尾完全是波峰与波峰重叠，此时为不利 波 干扰； 干 （2） q＝0.5，表示mL距离内有（n+0.5）个波长，即首 扰 尾横波的相位差为π，在船尾是首波峰与尾波谷重叠，
船行波的存在范围
船 行 波 的 特 征
船行波的存在范围
可以看出，船行波仅仅出现在由船首引出的射线与船体
船 纵中剖面交角为±19°28′的扇形范围之内。 行 波 的 特 征
船行波的组成
实际上，船体兴波在理论上就相当于船体表面不同压力点在水表面
附近兴起的波的叠加。船体首尾两个驻点附近形成了两个最大压力
船行波
船
假设船体在静止的无界水域中以航速U作匀速直线运动。
行
图3.2.1中，o0x0y0z0为静止坐标系，oxyz为随体坐标系，x0轴和x轴与 船舶运动方向一致，两坐标系中的坐标变量满足：
波
x0=x+Ut, y0=y, z0=z；
的
图3.3.2所示为在静止坐标系o0x0y0z0中，沿着与x0轴成θ角正向传
特
征
船行波的组成
船 行 波 的 特 征
由实际观察可知，船行波的另一个特点是船波随船一起前进，说明船行 波的传播速度就等于船速。
3.3 船体兴波干扰与兴波阻力干扰预报
船行波的首、尾横波在船后会相遇而叠加，这种现象称为兴波干扰。
船 这种干扰的结果是所形成的合成横波波高有可能增大也有可能减小。 如果首横波的波谷与尾横波的波谷相遇叠加，则合成波的波谷增大，
此时为有利干扰；
（3） q为任意分数时，表示mL距离内有（n+q）个波长， 即首尾横波的相位差为2πq ，此时为一般干扰。
船体兴波干扰与兴波阻力干扰预报
显然，兴波长度mL和波长λ的关系决定了兴波干扰
船 的结果。根据平面进行波理论，波长与波速（船速）的
体 兴 波
平方成正比，因此，前式又可写为：
m L (n q) 2 v2
由船体兴起后很 快就破碎的波， 其并不以波浪的 形式留在船后， 主要发生在低速肥
大船型上。
船舶兴波及其特性
• 由船行波产生的阻力称为波形阻力，是船舶兴 波阻力的主要成分。
• 由破波产生的阻力称为破波阻力，在船舶兴波 阻力中所占比重较小。
• 若无特殊说明，通常船舶兴波阻力是指波形阻
力，而不包括破波阻力。
第3章 船舶兴波及兴波阻力
特 点： 1、船舶兴波与兴波阻力是指船舶在静止水面上运动时，
由于自身运动而产生的，不包括外界环境作用在水面上兴 起的波浪以及由此产生的阻力。
2、船舶兴波和兴波阻力在船舶阻力中占有重要位置。 3、通常兴波越大，船舶的兴波阻力也越大。兴波会对 堤坝、水上结构物以及周围环境等产生破坏性的冲击作用。 4、兴波阻力随着船舶航速的提高而增大，高速船的兴 波阻力可以占到总阻力的一半左右甚至更高。 5、兴波和兴波阻力对船型变化非常敏感，微小的船 型变化都可能带来船舶兴波和兴波阻力较大的变化。
ysin)] s()sin[K0 sec2 (xcos
y sin )]}d
2
式
其中，C(θ)和S(θ)分别为余弦和正弦波幅函数，与船
型和航速有关。
船行波的存在范围
将波面高程表达式化为极坐标的形式，令-x=Rcosα,y=Rsinα,则：
船
(R,) Re
2
A( ) exp
第3章 船舶兴波及兴波阻力
船舶兴波：
船舶在水面上运动时会对周围的水产生扰动，使得船体周围的 流体压力分布发生变化，进而兴起波浪。
兴波阻力：
由于船体兴波导致船前后体压力分布不对称而产生的作用在 船舶运动相反方向上的压差力。
从能量的观点看： 因为船舶兴波需要消耗能量，船体需要对水做功，
根据作用力与反作用力的原理，水对船体反作用力的 水平分量就表现为兴波阻力。
示 再将色散关系式ω2＝Kg代入，有：
式
K
g U2
sec2
K0
sec2
K0
g U2
K0为沿x轴正向传播的基元波波数。
船行波
若仅考虑向船前传播的平面进行波，则前式中对θ积
船 分的上下限可改写为-π/2和π/2，有：
行 波
(x, y) Re
2
A( ) exp{iK0 sec2 (x cos
z
y
x
3.2 船行波
船行波的 产生
•船舶劈水前进时 ，使原来彼此平行 的流线变密集，同 时在船体首、尾堵 塞作用下，在船体 首、尾部产生水面 上升，沿船长方向 船中部的水面下沉 。
•具体就是由于船舶在水面上航行 时，扰动周围的水，使周围水的流 场压力分布发生变化，在压力作用 下水质点就会离开初始时刻的平衡 位置，水面出现凹凸不平。船舶驶 过以后，水质点在重力和惯性力的 双重作用下会在原平衡位置附近做 震荡运动，同时向外传播能量，进 而在水表面形成船行波。
Cw会出现峰谷现象，瘦削船只在
Fr=0.5附近存在Cw的峰值区。
船体兴波干扰与兴波阻力干扰预报
船
体
通过理论分析和实验可知，由于兴波干扰作用，
兴 船舶兴波阻力系数曲线上总是会出现峰、谷点。
波 阻
所以在进行船舶设计时要合理选择船型和航速， 力求避免船舶设计航速处于兴波阻力峰值点，并 设法使之处于谷值点位置，从而达到消耗较少的
数
播的平面进行波（基元波）xθ。
第03章 兴波阻力
2. 整个船体兴波阻力
船体兴波在一个波长内的总能量，等于兴波阻力在2λ 距离内作的功，即E＝Rw·2λ，则有： Rw∝b(H12+H22+KdH32+2KH1H2cos2πq) 由于船波仅限在船后的扇形区内，有b∝λ; 由c=1.25 √λ，有λ∝c2∝v2; 由船波波面升高Z=v2/2g，有H∝v2;
g ≈1.25 2
船行自由波
考虑由船舶匀速航行产生的与船行方向 x 成ζ角方向 传播的基元波，在船运动坐标系中，该基元波相对于船 为定常，其波形表达式中不含时间t项。若同时考虑正、 余弦波两种情况，则基元波形表达式为： a(ζ)=C(ζ)cos[k(ζ)p]+S(ζ)sin[k(ζ)p]
式中: C(ζ),S(ζ)为正余弦波波幅； k(ζ)为ζ方向基元波波数； p=xcosζ+ysinζ为矢径; 由：k(ζ)=g/vζ2=g/(vcosζ)2=Kosec2ζ
计算各部分兴波的波能
两截面处的首横波应具有相同的波能： 1/8·ρgbλH12=1/8·ρgb’λH’12 (H1’=kH1) 可导出：b’=b/K2。(首横波扩散宽度) 1) 船首横波在船后B-B截面处末受干扰部分的波能E2:
E2=1/8·ρg(b’-b)λH’12=1/8·ρgbλ(1-K2)H12
Ko=g/v2为沿x方向传播，波速等于 船速v之波数，称为基本波数。
3/4
k=g/c2 (色散关系)
船行自由波
船舶阻力要点
第一章总论1.船舶快速性，船舶快速性问题的分解。
船舶快速性：对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者快速性好；或者，对一定的船舶要求达到一定航速时，所需主机功率小者快速性好。
船舶快速性简化成两部分:“船舶阻力”部分：研究船舶在等速直线航行过程中船体受到的各种阻力问题。
“船舶推进”部分：研究克服船体阻力的推进器及其与船体间的相互作用以及船、机、桨（推进器）的匹配问题。
2.船舶阻力，船舶阻力研究的主要内容、主要方法。
船舶阻力：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。
船舶阻力研究的主要内容：1.船舶以一定速度在水中直线航行时所遭受的各种阻力的成因及其性质；2.阻力随航速、船型和外界条件的变化规律；3.研究减小阻力的方法，寻求设计低阻力的优良船型；4.如何较准确地估算船舶阻力，为设计推进器（螺旋桨）决定主机功率提供依据。
研究船舶阻力的方法：1．理论研究方法：应用流体力学的理论，通过对问题的观察、调查、思索和分析，抓住问题的核心和关键，确定拟采取的措施。
2.试验方法：包括船模试验和实船实验，船模试验是根据对问题本质的理性认识，按照相似理论在试验池中进行试验，以获得问题定性和定量的解决。
3.数值模拟:根据数学模型，采用数值方法预报船舶航行性能，优化船型和推进器的设计。
3.水面舰船阻力的组成，每种阻力的成因。
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。
4.船舶阻力分类方法。
1.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.2.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.3.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.4.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.5.船舶动力相似定律，研究船舶动力相似定律的意义，粘性与重力互不相干假定。
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。
3 兴波阻力
这样，对应于有利干扰和不利干扰分别为： 当q = 0.5时， CpL / λ = n－1 / 4 有利干扰 当q = 0 时， CpL / λ = n－3 / 4 不利干扰 定义ⓟ为船速υ与波长为CpL的波速之比，即 ⓟ υ/
g Cp L g Cp L gλ λ / 2π 2π 2π Cp L
兴波图3
兴波图4
兴波图5
§ 3-2 兴波阻力特性
一、兴波阻力与波浪参数的关系
宽度为b，长度为两个波长的封闭波域的平面进行波 波能为： 2
Eb ρ g A bλ
1 Rw 2 λ ρ g A2bλ 2
1 1 2 Rw ρ g A b ρ g H 2b 4 16
上式并不能用于计算实际船舶的兴波阻力，但却给 出明显的物理启示，即兴波阻力与波高平方和波宽 成正比关系。当船波的波高增大时，兴波阻力必然 急剧增大。
=
谷
2 1/
：P
4/ 9
=
4/7
P
/1 = 4
0
0.60
P
峰
：
P
=
谷：
=
P
/1 = 4
1
0.20
P=
0.50
1/3
3 4/1
4 4/1 P = 4/ 1 5 P = 8 谷： P = 4 /1
峰：
P
0.15
P = P = 1 /5 P =
P
0.40
=
1/4
4/26 4/22
P =
1/6
0.10 0.60 0.70 0.80 0.90
除了主尺度和船型系数外，船体形状的改变对 兴波阻力影响有时极为显著。
Cr
1.0 0.6 0.2 FP 0.1 M 29B M 29 0.015 0.010 0.005
船舶阻力与推进复习资料
船舶阻力与推进1船舶快速性答：船舶快速性就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要求。
2船体阻力按照船舶周围流动现象和产生的原因来分类，船体总阻力可分成：答：兴波阻力、摩擦阻力、粘压阻力。
3常规船减小兴波阻力的方法有哪两种？答：1.选择合理的船型参数；2.造成有利的波系干扰。
4如何减小船体的摩擦阻力？答：首先从船体设计本身考虑，选择合理的船型参数，特别是主尺度的确定要恰当，其次，由于表面粗糙度对摩擦阻力的影响很大，因而在可能的范围内使船体表面尽可能光滑，另外边界层的控制以及船底充气都能有效的减小船体阻力。
5采用母型船数据估算法来确定设计船的阻力或有效功率有哪几种方法？答：1.海军系数法；2.引申比较定律法；3.基尔斯修正母型船剩余阻力法。
6降低粘压阻力对船型有哪些要求？答：1.应注意船的后体形状；2.应避免船体曲率变化过大；3.前体线型应给予适当注意。
7有效功率的定义答：若船以速度v航行时遭受到的阻力为R，则阻力R在单位时间内消耗的功为Rv,而有效推力eT v，两种在数值上是相等的，故eT v成为有效功率。
8螺距比是如何定义的？答：面螺距P和直径D之比P/D成为螺距比9空泡是如何形成的？答：螺旋桨在水中工作时，桨叶的叶背面压力降低形成吸力面，若某处的压力降至临界值以下时，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，成为空泡。
10当前设计船用螺旋桨的方法有哪两种？答：图谱设计法和环流理论设计法。
11螺旋桨的设计问题分为哪两类？答：螺旋桨的初步设计和终结设计。
12通过船模自航实验应解决哪两个问题？答：1.预估实船性能；2.判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。
13船体主尺度对阻力有很大影响，在船长的选择时应考虑哪几方面的问题？答：1.布置要求2.阻力性能3.操纵性4.经济性。
《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。
船舶阻力第三章
C ( ) cosK sec ( x cos y sin ) S ( ) sin K sec ( x cos y sin )d
P v / gC p L / 2 g / 2 / gC p L / 2 / C p L
波阻峰点 ：P 1/ n 1/ 4 4 / 3, 4 / 7, 4 /11, 4 /15 波阻谷点 ： P 1/ n 3 / 4 4, 4 / 5, 4 / 9, 4 /13
§3.2 兴波阻力特性
3、不同船型的兴波阻力差异 （1）Fr <0.15时, Cw小——低速船，兴波阻力成分很小 （2）相同Fr数，丰满船型Cw比瘦削船型大，Fr大时更 明显 （3）丰满船型Cw有峰谷现象； 瘦削船型在Fr=0.5附近存在峰值区；Fr＞0.5后，Cw下降
4、兴波阻力与船型参数的关系 （1）注意首部（前体）形状参数 （2）注意V，L（有利和不利船长）Cp
§3.6 破波阻力
（2）马场解释要点：
运动物体前端自由表面下方存在一层剪切流； 该剪切流沿水线引起旋涡（感生涡）； 剪切流和感生涡强与吃水、半进角、首端有关； 感生涡强随速度的增强而增大，肥大型船破波与该涡强 有关。
§3.6 破波阻力
（3）破波阻力 破波与波的非线性有关； 破波对于瘦削船型可以忽略，而主要出现在丰满船型； 丰满船首阻塞作用明显，首部高压区形成陡峭船首波 极易破碎； 破波的产生和破波引起的阻力称破波阻力或碎波阻力。
§3.1 船行波的形成与特征
船行波的实际情况： 1、实际水面抬高< ZA= vA2/2g (A C 并非真正驻点) 2、最高水位滞后 （ 惯性） 3、水质点受扰动后，震荡，形成波浪。（重力+惯性力）
船舶阻力习题答案
船舶阻力与推进（2）参考答案第三章 兴波阻力1.某长江双桨客货船水线长108m ，方形系数0.594，中横剖面系数0.97。
试用圆圈P 理论判别航速15.5kn 、16.7kn 、19.5kn 时阻力是处于峰值还是谷值。
解：依题意得：612.097.0594.0===M B P C C C 当m/s 973.7kn 5.15==V 时，767.0108793.7==L V 根据767.0612.0==LV C P ，查图3-14知：阻力处于谷值 当m/s 590.8kn 7.16==V 时，827.0108590.8==L V 根据827.0612.0==LV C P ，查图3-14知：阻力处于谷值 当m/s 031.10kn 5.19==V 时，965.0108031.10==L V 根据965.0612.0==LV C P ，查图3-14知：阻力处于峰值 2.某沿海货船垂线间长86m ，服务航速10.8kn ，最大航速11.62kn ，棱形系数0.757.试问该船在上述两个航速下圆圈P 值为多少？是否属于有利范围。
解：当m/s 556.5kn 8.10==V 时551.014.3286757.08.9556.52=⨯⨯⨯==πL gC V P P 根据599.086556.5757.0===L V C P ，查图3-14知：有利干扰 当m/s 977.5kn 62.11==V 时593.014.3286757.08.9977.52=⨯⨯⨯==πL gC V P P根据645.086977.5757.0===L V C P ，查图3-14知：不利干扰 3.已知某船船长100m ，船宽12m ，吃水6m ，横剖面面积曲线是关于船长的一个分段函数⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤+--<≤--<≤-++-=501570)15(352152070205070)20(90722x x x x x A s ，当航速为15kn 时，求船体首尾横波相位差。
2015船舶阻力3兴波阻力详解
Rw
1 4
gA2b
兴波阻力分析
兴波阻力的表达
组成
看B-B截面
首横波未干扰部分 首尾横波干扰部分 首尾散波部分
A-A截面截取首波的宽度与B-B截面截取的尾 波宽度相同
兴波阻力分析
兴波阻力的表达
设
A-A截面首横波波高H1 B-B截面尾横波波高H2 散波波高H3 b b' 散波系数Kd 首尾波相位差2πq
0
0
T
T
Байду номын сангаас
gA A cos2(kx t)dt e2kz bdz cos(kx t)dt zekz bdz
0
0
船行波
船行波的形成原理
假想船静止，水流以速度V流向船舶 在船的前方形成一个前驻点
根据伯努利方程，速度降低，势能增加 但并非完全静止，有向上运动的趋势 动能没有完全转化为势能
首尾波峰间距不一定与船长相等
mL n q
为什么首尾横波波长相等？
q影响干扰的效果 如果波系加强，则为不利干扰 如果抵消，则为有利干扰
船行波
船行波的形成原理
首尾波系的干扰与Fr数的关系 mL n q
2v 2
mL (n q) g
m
2Fr 2 n q
船行波
船行波的形成原理
兴波阻力分析
兴波阻力的表达
船行波
波浪基本理论
已知某货船船长150米，航行速度25Kn，则 它形成的船行波的波长多少？ 用船行波波长和船长表示的Fr是多少？
船行波
波浪基本理论
势函数 Ag ekz sin(kx t)
《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。
轮机管理课件第3章
§3－2各种航行条件下推进装置 工况配合特性
一、船舶污底和装载量改变时的工况配合特性 二 、船舶在不同气象条件下和不同航区中航行
的工况配合特性
1、船舶在顺风、逆风和大风浪中航行时的工况 配合特性
• 当把喷油泵油量调节机构固定在不同位置时，则可 测得不同的速度特性。常用的速度特性有： ①全负荷速度特性——又称额定外特性，是将喷油 泵油量调节机构固定在标定功率的供油位置 上时测得的各特性参数随转速变化的关系。
②超负荷速度特性—— 我国《船舶建造规范》规
定，柴油机的超负荷功率为标定功率110 ％，柴油机必须保证在超负荷功率下至少 连续运转1 h而不冒黑烟。
• 将柴油机在标定转速下能发出110％标定功率的喷 油泵调油机构固定，测取的各特性参数随转速而变 化的关系。’
③部分负荷速度特性——把油量调节机构固定在比 标定供油量小的各个不同位置上，测出各特 性参数随转速而变化的关系，也称部分外特 性。
(2) 负荷特性——在转速保持不变的情况下，柴油
机的各项主要性能指标和工作参数随负荷 变化的规律。
• 船舶所受的水阻力和船速有关。船模或实船试验表明， 水对船体的总阻力约与船速的m次方成正比，即：
R=AR·V m
(3-1)
• 式中：R——水对船体的总阻力，N；
V——船速，kn；
AR——阻力系数，与船体线型、排水量、 污底程度、拖带、航道及海情等因素
有关；
m——指数，对于航速不高的民用船舶来
说，可取m=2，对水翼船及滑行艇可参
(也称涡旋阻力)； • 兴波阻力：船舶前进时给水以作用力掀起波浪，而