船舶阻力思考题与习题

《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。

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？
5）物体在理想流体无界域中运动时有无阻力？
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”）？
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”？
2）摩擦阻力与流态的关系如何？雷诺数对摩擦阻力的影响如何？
3）船体表面纵、横向曲度对摩擦阻力影响如何？
4）何谓“水力光滑”？
5）何谓“粗糙度补偿系数”？为何将其称为“换算补贴”或“相关补贴”？
6）何谓“普遍粗糙度”？何谓“结构粗糙度”？
7）你了解哪些关于减少摩擦阻力的近代研究，自己有何设想？
8）试述粘压阻力的成因与特性
9）为降低粘压阻力，对船型有何要求？
10）试证在边界层未分离情况下，粘压阻力仍存在。

（考虑利用边界层方程与Lagrange 积分）
11）你所了解的粘性阻力理论计算的研究现状与水平。

第三章 兴波阻力
1）试从压力与能量两方面说明兴波阻力的成因。

2）试述船行波的形成特点。

3）兴波阻力曲线在一定傅汝德数范围内为何峰、谷迭现？
4）何谓傅汝德圆圈P 理论？如何利用该理论判断船舶处于何种干扰区？
5）熟悉平面进行波的基本理论及基本参数。

6）船体接近自由面的部分对兴波的影响大还是底部对兴波的影响大？为什么？
7）试述减少船舶兴波阻力的措施。

8）你所了解的船舶兴波阻力理论与数值计算的研究现状与水平。

9）对于破波阻力的看法及阻力分类的再认识。

10)某长江双桨客货船水线长L wl =108m ，方形系数C b ＝0.594,中横剖面系数
C m =0.97。

试用傅汝德圆圈P 理论判别航速V ＝15.2节,17.3节,20.6节时兴波阻
力是否处于峰值或谷值附近。

第四章 附加阻力
1）附体阻力、空气阻力主要是何种阻力成分？为什么？
2）波浪中的阻力增值的主要影响因素有那些？
3）何谓试航速度、服务速度、贮备功率？
第五章 船模阻力试验
1）船池尺度如何确定？
2）船模阻力试验如何满足相似条件？
3）何谓“激流”？
4）试述傅汝德（Froude ）换算方法的本质及基本换算步骤。

5）何谓“尺度效应”？
6）试比较傅汝德（Froude ）换算方法及三因次换算方法。

7）何谓“形状因子”？如何确定它？
8）某船长L=100(m)， V=7.83(m/s)，F r =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=1.14×10-6(m 2/s)，试以相当
平板计算实船、船模层流段的长度范围。

9）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。

10）某海船模型速度V m =1.54m/s ，F r =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。

11）不同船型比较时阻力数据应如何正确表达？
第六章 船型对阻力的影响
1）研究船型时应首先明确的基本观点是什么？
2）影响阻力的船型参数有那些？
3）横剖面面积曲线包含那些特征参数？
4）为何在研究船型参数对阻力的影响时要按速度参数将船舶分为高、中、低速船型分别讨论？
5）何谓仿射变化？仿射变化后船型特征变化如何？
6）试述船长对阻力的影响。

7）试述棱形系数对阻力的影响。

8）试述排水量长度系数对阻力的影响。

9）简述浮心纵向位置、平行中体长度、去流段及进流段长度对阻力的影响。

10）试述船舶加装球首的作用。

11）简述方尾流动特征与减阻机理。

12）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。

13）横剖面形状有那些基本类型？从对阻力影响的角度看应如何选择横剖面形状？
第七章 阻力近似估算方法
1）简述近似方法的特点。

用几种方法计算后求平均值是否可以保证近似计算的精度？应该如何选择近似计算方法？
2）Taylor 法如何进行湿面积修正及船长修正？
3）简述艾亚（Ayre ）法计算阻力的步骤。

该法如何考虑摩擦阻力修正？
4）某客货船装有轴功率2000马力的主机，正常航速为12节，因锅炉故障，致使主机功率下降12％，试估算航速下降的百分比。

第八章 船在限制航道中的阻力
1）简述浅水对船舶流场与粘性阻力的影响。

2）试述浅水对船舶兴波与兴波阻力的影响。

3）工程上考虑浅水影响的判据是什么？
4）证明在亚临界速度区，相同航速下浅水兴波波长大于无限水深兴波波长。

5）船舶在浅狭水道和浅水中航行时的主要差别是什么？兴波现象有何不同？
6）试述用Schlichting 法计算浅水阻力的基本思想及计算步骤。

7）何谓孤独波？孤独波产生时船舶的浮态与阻力会发生什么变化？
第九章
1）船舶有哪几种航态？
2）试述过渡型快艇的艇型特征和阻力特性。

3）试析双体船的片体干扰与干扰阻力。

4）试比较排水型高速船（单体、双体）与常规船舶的兴波特点。

5）试比较滑行艇与过渡型快艇的船型特征与阻力性能。

6）试比较滑行艇与常规船舶的船型特征与阻力性能。

7）简述水翼艇的种类及其在不同体积傅汝德数范围的航行方式与支持方式。

8）试述小水线面双体船的船型特征与阻力性能。

9）何谓“地面效应”？
10）简述侧壁式气垫船与全垫升式气垫船的主要区别。

基本教材：
《船舶原理》上册，主编:盛振邦刘应中
出版社：上海交通大学出版社, 2003
主要参考书目
1）《船舶阻力》, 主编：李世漠
出版社：人民交通出版社，1989
2）★《兴波阻力理论及其在船型设计中的应用》，主编：程天柱、石仲堃
出版社：华中理工大学出版社
3）《船舶阻力》, 主编：姜次平、邵世明
出版社：上海交通大学出版社,1985
4）★《兴波阻力理论基础》，主编：李世漠
出版社：人民交通出版社，1986
5）★《船舶兴波阻力理论》，主编：刘应中
出版社：国防工业出版社，2003
6）《高性能船舶水动力原理与设计》，主编：赵连恩
出版社：哈尔滨工程大学出版社， 2001。