上交船舶原理阻力作业
上交原理专业课 - 答案
专业英语一、填空题Passenger ships can be considered in two categories:、（豪 华班轮, 远洋渡轮）。
Many special types of vessels includes 船,水翼船，气垫船）。
The types of resistance contains:阻力，摩擦阻力）。
The ship ,s motion at sea generated because of the six degrees of freedom of the ship,The general cargo carriers includeffio 载驳船）。
静力学一、填空选择1、船舶浮态平衡方程 P21方程（2-2）_,描述浮态的参数—吃水，横 倾角和纵慎角静态平衡方程—P21方程（2-3）动态平衡方程—我怀贤还是和空1 一样，可能回回有误吧 （多体 二、选择（记不清楚选项大家当填空题）（兴波阻力，渡涡 liner motions are :notations are （集装箱用、滚装2、船首吃水打=6加，船尾吃水4=7〃2。
GM=↑m9则平均吃水（二纵货值， 调整到正浮时的实味吃水d3、（1）求取任意倾斜状态下船舶浮态最适合使用的曲线 ⑵求最小倾覆力臂 必须使用的曲线_ADGH⑶校核稳性最方便的曲线—FA 邦戎曲线B 符拉索夫曲线C 菲尔索夫曲线D 静水力曲线E 静稳性曲旗F 动稳性曲线G 稳性横截曲线H 进水角曲线I 极限重心高度曲线J 横制面面 积曲线4、以下选项正确的是_DA 按照许用舱长分仓，该舱破损后，水线必定与分界线相切B 渗透率越大，可浸长度谈大C 按照可浸长度分的，该舱破损后，浮性和稳性必定满足要求D 进行客船分船和破的稳性计算时按照新规则采用概率计算方法时，所应 校核的是A≥R5、以下选项错误的是 C —A 干舷是抗沉性的主要标志C 大倾角计算原理不适合初期性计算D 进行稳性校核时，稳性横截曲线必不可少6、对于稳性来说，宏观角度考虑，以下因素有利的事_CK. 是 _ABDEFGHIJM _____ B_，不利的A自由液面B悬挂物体C封闭上层建筑进水角E横请教F旅客观光集中于一般大^角稳性 ________8、fii 斜试验的实验目的是,基本原理与=力臂，自己找幅图练习一下）二、计算题某海船为方形船舶原来处于正浮状态，已知数据：船长L=70m 船宽B = 10.2"吃水 d = 23m 漂心的纵向坐标x f = -0.8m ,初稳性高GM=1.2m,纵稳性高度l = 8m,宽度b = 4m ,高度，=2加，该舱形心的坐标x = 5m, y = 2m , z = 1.2mG 未固定重物 H 双层底某对称舱一个进水 I 用用全速回转 J 装载谷物舱室未装满Kin 水密横舱壁 L 船首顶风航行M 舷凰迎风 7、船宽5增大，初稳性高GM 埴大一角耙ax 一减小一大^角稳性_增大最大静稳性胃一埴大 极限静便 干舷尸增大,初稳性高GM_不变__角耙增大一大便角稳性一埴大—最大静稳性臂L nκi x JS 大— 极限静做 船长L 增大,初稳性高GM最大静稳性臂力 max 极限静βl 角落ax9（说明：给出了一幅带有横摇角的静稳性曲线,要求作图求出最小倾覆GM j = 141.5∕7t L海水密度W o = 1.025船上有一个燃油舱，该舱的尺寸如下：长燃油密度%=0.8/30试求当该舱的燃油消耗一半的时候，船舶的稳性高及其浮态。
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。
船舶原理PPT讲义-粘性阻力
但如何计算？
数学上对N-S方程予以简化，走向定量的基
础是： Re 是个小量。
v0 L
是个大量，边界层 x
边界层理论只适用于高雷诺数。
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量阶分析 o(1) u O(1) y o( )
结果以二维为例
（1） 2u
y 2
项保留， 2u 顺流忽略
x 2
994.00 kg m3
1.226 kg m3
Slide 4
大部分问题可以通过理想流体解释，但有些不行，典 型的事例有D’Alembert谬论（paradox）。Prandtl 注意到这一点，认识到近固壁处总是粘合的。于是引 进了边界层的概念，解释了D’Alembert的谬论，这 是定性的贡献。
对于湍流
即使对于平板，理论上还没有精确解，而一般的
近似算法的基础是Karman边界层动量积分方程。
湍流边界层的速度分布比较复杂，湍流边界层可
分为内层与外层。内层与外层--分界线约在
y
0.4处
Slide 16
内层着重壁面切应力的影响
u
u u
f
u
y
f
y
粘性底层
0 y 5 u y
y
0.001
（2）Prandtl-Schlichting(柏兰特-许立汀)公式
Cf
0.455
lg Re 2.58
（3）Hughes(休斯)公式
Hughes发现，摩擦阻力系数不仅是 Re 的
函数，还和平板 B / L 有关。通过实验得出二因次
湍流光滑平板摩擦阻力系数为
Cf
lg
0.066
Re 2.032
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船舶原理
船舶原理名词解释：1、TPC：每厘米吃水吨数：每增减一厘米吃水所增减的浮力；2、MTC:每厘米纵倾力矩：引起船舶纵倾一厘米所需要的力矩；3、总纵强度：将船体视作一空心变断两端自由支持的梁研究整个船体结构总纵弯曲、总纵剪度和总纵扭转的能力；4、螺距比：螺旋桨每转动一周前进的距离与螺旋桨直径之比；5、可浸长度：在分仓载重线WL时设船舶某一假设舱内破舱进水使船舶下沉和纵倾其最终平衡状态下的水线(WL)n刚好与界限线相切则把这一假象舱的长度定义为该舱中点R处的可浸长度;6、滑脱比：滑脱速度与nP之比即：S=(nP-vs)/nP;7、许可舱长：沿船长任意点为中心的许可长度;8、分舱因素：它表征着(WL)n水线以上剩余储备浮力的大小即纵向浮态安全程度F越小安全程度越高;9、沉深比：沉深与螺旋桨直径之比即：h/D;10、滑失：即滑脱简答题1、倾斜试验的目的、方法、原理：目的：确定船舶空船重心距基线高Z g0.原理：船内重物水平横移tgθ=PL y/D(GM)方法：2、初稳性方程的局限性：1）GM>0不满足船舶不致倾覆条件2）Θ>15时GM初稳性不在是一个定点3、阻力的分类定义、影响因素及减小方法1）摩擦阻力2）涡流阻力3）兴波阻力4、什么是广义谐摇区、遭遇周期的公式、避开谐摇区的三个条件定义：在Tθ/τb =1的附近存在一个摆幅较大的谐摇区这个区间相当于0.70<Tθ/τb<1.3;遭遇周期公式：避开条件：1）改变GM值2）改变航向3）改变航速计算题1、y0……y10间距为1用辛氏法则求水线面面积、求漂心坐标2、排水量D=16000t稳心高度为0.80m1）一货物150t上移10m左移8m求移后GM2）燃油舱用油一半l=10m、B=5m、ρ=1求GM3）求横倾角3、D=16000t，首尾吃水为7.8m、8.0m船长l=150m、TPC=25、MTC=180漂心坐标X f=-3.5.现卸货500t二舱距船中30m卸货200t四舱距船中-60m卸货300t 求卸货后船首尾吃水差4、一船从大连到上海，在大连排水量为16000t吃水为8.0m水线面面积为2400，ρ海=1.025、ρ水=1.005求到上海的吃水。
上海交通大学船舶流体力学课件
Shanghai Jiao Tong University课程名称：船舶流体力学(NA235) Introduction to Marine Hydrodynamics 主讲人：万德成dcwan@辅导老师：林志良linzhiliang@张驰zhangchi0309@课程安排Shanghai Jiao Tong University课程性质：专业基础课学时数：68 ＝58 (理论课) ＋4 (实验实践)+ 6 (三次课程设计)成绩：作业和课程设计30%，期末考试70%Shanghai Jiao Tong University《水动力学基础》，刘岳元、冯铁城、刘应中编，上海交通大学出版社，1990《流体力学》，许维德，国防工业出版社，1989《流体力学》(上、下册)，吴望一，北京大学出版社，1982《流体力学》(上、中、下册)，丁祖荣，高等教育出版社，2003《流体力学基础》(上、下册)，潘文全等，机械工业出版社，1982《流体力学》，易家训著(章克本、张涤明等)，高等教育出版社，1983Shanghai Jiao Tong UniversityHydrodynamics, H. Lamb, 6th edition, CambridgeUniversity Press, 1932Marine Hydrodynamics, J.N. Newman, MIT Press, 1977An Introduction to Fluid Dynamics, G.R. Batchelor,Cambridge University Press, 1967Introduction to Fluid Mechanics，James A. Fay，MITPress, 1994Fundamentals of Fluid Mechanics，B.R. Munson, D.F.Young & T.H. Okiishi, Wiley Asia Student Edition, 2005 Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, Y.A.Cengel& J.M. Cimbala, McGraw-Hill, 2006Fluid Mechanics，5th Ed., F.M.White, McGraw-Hill.Shanghai Jiao Tong University第0章序论第0章序论Shanghai Jiao Tong University•流体力学与现实生活•流体力学的发展过程•流体力学的研究方法•流体力学的研究内容流体力学与现实生活Shanghai Jiao Tong University船舶工程Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai Jiao Tong University 船舶工程船舶工程Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai Jiao Tong University 船舶工程Shanghai Jiao Tong University船舶工程Shanghai Jiao Tong University 船舶工程Shanghai Jiao Tong University船舶工程Shanghai Jiao Tong University 船舶工程Shanghai Jiao Tong University螺旋浆船舶工程船舶工程Shanghai Jiao Tong University船舶工程Shanghai Jiao Tong University海洋工程Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai Jiao Tong University 海洋工程航空航天Shanghai Jiao Tong University航空航天Shanghai Jiao Tong University航空航天Shanghai Jiao Tong University航空航天Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai Jiao Tong University航空航天水利工程Shanghai Jiao Tong University水利工程Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai Jiao Tong University 汽车阻力来自前部还是后部？汽车发明于19世纪末，当时人们认为汽车的阻力主要来自前部对空气的撞击，因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车，阻力系数C D 很大，约为0.8。
交大船舶原理上 习题集
水线号 水线面面 积 曲线。 2—11
水线间距 δd =1.10m，按梯形法列表计算并绘制： （1）排水量曲线； （2）每厘米吃水吨数 某货船在 A 港内吃水 d＝5.35m，要进入 B 港，其吃水不能超过 d1=4.60m，船在
d2=5.50m 时，TPC2=18.60t/cm，在吃水 d3=4.50m 时，TPC3=14.8t/cm，假定每厘米吃水吨数对 于吃水的变化是一直线，求船进入 B 港前必须卸下的货物重量。 2－12 某船船长 L=164m，船宽 B=19.7m，方形系数 CB=0.50，水线面系数 Cwp=0.73，在 海水中平均吃水 d=8.20m，求船进人淡水中的平均吃水。
b=1.5m，l1=2m，l2=1.5m，b1=1.2m，b2=1.5m。求：该水线面面积 Aw 及形心坐标 XB、YB， 。
2－3
某船水线长 L＝100m，在正浮状态时，各站号的横剖面面积如下表所列： 6 54.3 7 44.7 8 30.1 9 13.5 10 0
0 1 2 3 4 5 站号 横剖面面 0 13.3 30.4 44.4 53.8 57.3 积 （1）以适当比例画出该船的横剖面面积曲线； 浮心纵向坐标 XB； （3）求纵向棱形系数 Cp。 2－4
100
明． 8. 分别叙述水线面面积曲线 Aw=f(z)和横剖面面积曲线 As=f(x)的特性。 9．排水体积曲线的特性如何？ 10. 分别说明型排水体积（量） ，总排水体积（量）和储备浮力的含义是什么？ 11．浮心垂向坐标 ZB 和纵向坐标 XB 如何计算？ 12．何谓邦戎曲线？如何绘制？它有什么用途？ 13．如何应用邦戎曲线计算船舶具有纵倾浮态下的排水体积 ∇ 和浮心位置 B（XB、ZB）？ 14．费尔索夫图谱的表达形式如何？有什么用途？试举例说明。 15．叙述符拉索夫曲线的由来及其用途。 如何应用符拉索夫曲线计算船舶同时具有纵倾和横倾浮态下的排水体积？和浮心位置 B （XB、YB、ZB） 。 16．当船舶从淡水驶进海水（或从海水驶进淡水）时，吃水有何变化？其相应的浮心和浮 态又发生了什么变化？
船舶原理-题4
D
极限重心高度是从初稳性、大倾角稳性、动稳性出发，规定 的船舶重心高度的______。 A. 最大值 B. 最小值 C. 平均值 D. 都不是
A
船舶两侧均衡装载，开航后无风浪，但船舶却向一侧倾斜， 说明______。 A. 稳性过大 B. 稳性过小 C. 和稳性无关 D. 以上都有可能
Chap.4 Stability
Chap.5 Trim Chap.6 Insubmersibility
Principles of Naval Architecture
Structure Mechanics:
Chap.7 Structure Mechanics
Ship Hydrodynamics:
Chap.8 Ship Resistance
B
对于同一艘船，其静稳性曲线随以下哪项因素而变化： A. 船舶排水量 B. 船舶吃水 C. 船舶重心高度 D. A、B和C都对
D
对于相似尺度的船舶，其静稳性曲线主要随________因素而 变。 A. 船长与吃水 B. 船宽与干舷 C. 船长与船宽 D. 船宽与吃水
B
船舶的形状稳性力臂随________的不同而变化。 A. 排水量及受风面积 B. 排水量及船舶重心 C. 排水量及船舶浮心 D. 排水量及横倾角
A
矩形液体舱内设置一道纵舱壁可以减少自由液面影响的 _________。 矩形液体舱内设置二道横舱壁可以减少自由液面影响的 _________。 A. 0 B. 1/4 C. 1/2 D. 3/4
D A
对于舱长 l ，宽分别为b1和b2的梯形液舱，自由液面惯性矩 可用下式求取： l (b b ) l b 48 A. B. 36 C. l b 3 D. l (b1 b2 ) (b12 b22 )
船舶原理PPT讲义-船舶阻力试验
三、船模阻力试验的依据
1、实现全相似条件
若 FNm FNs RNm RNs
则 CTm CTs 称为全相似
下标 m: model s: ship
全相似不可能
RN
L
L gL
L gL
gL FN
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若要 FN 和 RN 都相等，则必须有
3
3
Ls gLs Lm gLm → Ls 2 Lm 2
1. 速度以Fr表示——不同长度无量纲化有不同形式
L FNL gL
船长Fn
1
3 Fn
1 排水体积Fr（高速船，滑行状态）
g3
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B FnB gB
H FnH gH
2. 阻力系数
Ct
Rt
1 2S
2
Ct
Rt
1
2
23
2
CT RT
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船宽Fn 水深Fn（浅水状态）
第五章 船模阻力试验
船舶阻力的定量数据，对影响阻力的船型特 点的认识，来源于试验。今天船舶计算流体力学 已经有了相当的发展，试验地位已经有所改变， 但试验认识不可缺少的，从各国重视水池的情况 可见一般。
5-1船模阻力试验目的及试验设备概述
一. 试验设备情况 投资巨大 阻力试验——拖曳水池
拖车式（大部分） 重力式
③ 现状 超级系列已经不大做了
a) 常规的已经有了 b) 经济上不合算 c) 船型发展上，主尺度→线型改进；球首尾；
双尾；双体；蝸尾等
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2. 商业性试验和船型修改 3. CFD-Validation与计算比较。
船模试验的目的： 船型研究、确定设计船舶的阻力性能、预报实船性
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船舶阻力作业
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．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。
3．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。
4．某海船船长为L=86.0m ，服务航速Vs=10.8节，最大航速Vmax=11.8节，棱形系数Cp=0.757,试求该船在此两航速下的值？是否属于有利范围？
5．设某船的速度为每小时23公里，其对船模尺度比为25，若在船模试验时已保证两者的傅汝德数均为0.3, 求船和船模的雷诺数，令运动粘性系数ν=1.57⨯10-6 m 2/s
6．某海船的水线长L wL =126m ，宽度B=18m, 吃水T=5.6m ，方形系数C b =0.62，棱形系数Cp=0.83，速度Vs=12节，求其摩擦力。
令∆C F =0.0004，水温t=10︒C ，分别应用ITTC 公式，桑海公式和柏兰特许立汀公式。
7．某海船的水线长L wL =100m ，宽度B=14m, 吃水T=5m ，排水体积∇=4200m 3，中央剖面面积A m =69m 2，船速Vs=17节，试求尺度比为α=25的船模的相应速度。
若经船模试验测得在相应速度时的阻力为2.5公斤，试验池水温为10︒C ，试求实船有效功率，摩擦阻力分别应用ITTC 公式，和柏兰特许立汀公式计算。
令∆C F =0.0004
8．某长江船的水线长L wL =65m ，宽度B=12.5m, 吃水T=2.4m ，方形系数C b =0.6000，棱形系数Cp=0.609，速度Vs=14节，求其摩擦阻力。
应用ITTC 公式，令∆C F =0.0004，若将此船制成2.5m 长的船模，求相应速度，现经船模阻力试验，已知其在相应速度的船模的每排水吨阻力为8公斤，t=15︒C ，试求此船的有效功率。
9．已知远洋轮“风雷”号的主要尺度和船型系数如下：
设计水线长L wL =152.00m ，两柱间长L BP =147.00m ，型宽B=20.4m ，吃水T=8.2m ，排水量（淡水）∆=16500吨，方形系数C b =0.670，中剖面系数C M =0.984，棱形系数Cp=0.681，浮心纵向位置X C = -0.45%L （中后），湿面积S=4095 m 2，现按缩尺比α=50制成船模，测得其在实船速度Vs=17节时的船模阻力为0.805公斤，试验池水温t=7︒C ，求船模摩擦阻力，实船的摩擦阻力和有效功率。
10．已知远洋轮“风雷”号在超载情况下（T=9.2m ）相应于17.5节时的船模阻力为0.709公斤，试验水温t=7︒C ，船模湿面积为1.744 m 2，船模型的缩尺比α=50，试求实船的有效功率。
11．某肥大船船模的水线长度L m =4.108m ，排水量∆m =449.3公斤，模型湿面积S m =3.6605 m 2，模型缩尺比α=40.25，试验时的水温t=23︒C ，已知试验资料如下：
试应用三因次换算法，求实船航速Vs=12节时的有效功率。
12．若阻力Rt 与速度V n 成比例，试证：
14．下列船模数据表达法是否确当？何故？
（a ）3V gL
∆⋅EHP 对gL
V （d ）2T V L R ∆对1/6
V ∆ 15．某双螺旋桨海船的垂线长L bP =122m ，水线L wL =125m ，宽度B=16.9m ，吃水6.7m ，排
水量8145吨，浮心纵向位置Xc 在船中央后1.5%L ，试用艾亚法估计此船在Vs=16节时之有效功率。
16．某船在通常运转情况下，排水体积=5700 m 3，主机马力=2400马力，船速Vs=12节，现
由于主机仅能发出2000马力，试估计减少马力后的船速。
17．若某船的载重量增加20%而速度维持不变，试求必需增加的主机功率的百分数。
18．设一拖船当其拖行航速8.5节时之阻力380公斤，拖钩上的拉力为5吨，试求此船的主
机指示功率，令此类船舶有效功率与机器功率之比为0.4。
19．应用Taylor 法估算“风雷”号设计速度Vs=17节时的有效功率。
20．应用Ayre 法估算“风雷”号设计速度Vs=17节时的有效功率。
1413
为船长对排水体积的立方根之比∇1/3，试证 (a) =
（b 对 （c 对。