船舶阻力第六章汇总
船舶阻力复习题及部分解析
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。
船舶推进--6-7章概要课件
16
二、计算实例
某散装货船 采用MAU4 图谱桨 ZQAL12-8-3-2 Ne=11100 hp N=124 rpm D=5.6 m P/D=0.7 η0= 0.521 AE/A0=0.586 Vmax=14.68 kn ε=10o G=7.4 gf/cm3
17
§7.3 桨叶的径向分布
一、桨叶的叶梢厚度
2、从提高空泡数着手 a 、增加桨的浸深 b、减小桨的转速
思考题：试述空泡的成因及其对螺旋桨性能的影响。
8
§6.4 螺旋桨模型的空泡试验
一、相似定理
如几何相似的螺旋桨进速系数相等，则对应点处的速度成比 例，减压系数相等，如两者空泡数相等，对应点处的减压系数与 空泡数的关系一致，即模拟了空泡现象。 满足空泡相似条件：
18
§7.4 螺距修正
一、毂径比不同对螺距的修正
设计螺旋桨的毂径比 系列螺旋桨的毂径比
二、叶厚比不同对螺距的修正
修正原则：螺距角 θ 与无升力角 α0 之和为常数
无升力角
其中
修正后的螺距角为
MAU B系列 弓形切面
螺距为
三、经过修正后螺旋桨的螺距
19
思考题：螺旋桨设计中为何要进行螺距修正？
20
如
则
，产生空泡
如
则
，不产生空泡
减压系数只与 Vb／V0 有关，故与切面形状、入射
角 αk及 B 点的位置有关， 与V0 的大小无关。
2
减压系数如图示分布，最高点为最大减压系数，压力最低。
在极限状态
则不发生空泡的
极限速度为：
空泡
气化空泡~水中空气逸出到气核 汽化空泡~水爆发式汽化 似是空泡~水中气核膨胀
6
船舶阻力第六章
36
6.6 首尾形状影响
2、横剖面形状对阻力的影响及选择 （1）首部： 低速：V形 — S小 — Rf小； V形—水下部分瘦—沿纵剖线流动—减少舭部旋涡 中高速：U形—首部满载水线尖瘦—减小Rw （ 避免采用极U形—舭部半径过小—旋涡） （2）尾部 阻力角度：V形— S面积略小 — Rf 略小； 纵剖线平顺 — 不易发生分离 水线宽 — 便于双桨布置 推进角度：U形 — 伴流均匀 —螺旋桨效率高、船体振动小
同，存在最佳船长Lopt
9
6.2 船体主尺度影响
（4）船长选择须考虑因素： 总布置、阻力、操纵性、耐波性、经济性 （5）利用经验公式估算船长 2 巴士久宁公式 Ldisp 0.305C Vs Vs 2 其中速度单位为kn, 排水体积单位为m3 适用于Δ＝1600～42000t的各类民用船 常数C的选取：C= 23.5, 当单桨船Vs ＝11.0kn～16.5kn C= 24.0, 当双桨船Vs ＝15.5kn～18.5kn C= 26.0, Vs>20kn 艾亚公式
（1）横剖面面积曲线形状： xc 、Lp、首尾端形状
3
6.1 船型对阻力影响的基本概念
（2）满载水线形状： 面积、平行中段长度、首尾端形状、半进角 （3）首尾形状： 首尾横剖面形状、纵剖面形状 总阻力： t f L3、 T、 p、Cm、船体形状、Fr C B C
三、船型对阻力影响问题的研究方法
1
6.1 船型对阻力影响的基本概念
中速船 0.20<Fr < 0.30
Rw随V提高而增大, 既要减小Rw 又要考虑Rf 和Rpv, 办法:选择有利船型参数 — (兴波)有利干扰 船型趋于瘦削— 减小粘压
船舶流体力学(打印)
二.速度势函数的性质：
1.若流体不可压缩，流速势函数满足拉普拉斯方程，是调和函数。
2.流线与等势面相互垂直。
可见，流速矢量与等势面垂直。而流速矢量与该点流线相切，故流线与等势面垂直。
若为平面流动，则流线与等势线垂直。
3.速度势对任一方向n的偏导数，等于流速矢量在该方向的投影。
三个基本解都具有奇异性。因为真实流场中不应该有无穷大的速度，所以通常要把它们布置在流场之外(物体区域内)。
例3:理想不可压缩流体作平面无旋流动。假设流场的复势是W(z) = az2( a > 0 )，并且在坐标原点处压强为p0，试求:(1)上半平面的流动图案；(2)沿y = 0的速度与压强。
解:令z = rei，于是:
2.螺旋流：
现研究点汇与点涡叠加所形成的流场：
等势线方程为：
流线方程为：
在流场任意两点1，2应用伯努利方程，有：
水轮机引水室中的旋转水流、旋风燃烧室中的旋转气流等都可以被近似地看成是此类流动。
若将点源与点涡叠加，则流体沿螺旋线由内向外流动，水泵压水室中的旋转水流就是这种流动。
例4.设在（－a,0)处有一平面点源，在（a,0)处有一平面点汇，他们的强度为Q。若平行于x轴的直线流动和这一对强度相等的点源和点汇叠加。试问：此流动表示什么样的流动并确定物面方程。
图片：
四.平面偶极子：
z = 0点:点汇–Qz0点：点源Q
叠加后得到：
令r0，Q，不变，并且：
---偶极子的方向角(由点汇指向点源的矢量的方向角)。
这里分析=的情况(即，点源沿x轴的正方向由左至右向点汇趋近)。
因为点源(点汇)流、点涡流和偶极子流在无穷远处的速度都趋于零。将这些基本解与别的解叠加时，在无穷远处速度具有渐近性，所以只需要考虑叠加后的物面边界条件，而不必担心叠加这些基本解会改变无穷远处的速度边界条件
6.船舶阻力
6.1. The Basic Concept of Rapidity
Ship Resistance and Thrust Ship Rapidity Effective (Net) Power
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2
1. Ship Resistance and Thrust船舶航行中受力 船舶航行中的受力： 船舶航行中的受力： 船舶产生推力的大小： 船舶产生推力的大小： 一条船的航速的高低： 一条船的航速的高低：
机理： 机理：也称为旋涡阻力、形状阻力。 粘压阻力的影响因素： 粘压阻力的影响因素：
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9
4. Wave-Making Resistance船舶兴波阻力
机理： 机理： 兴波阻力的影响因素： 兴波阻力的影响因素： 降低兴波阻力的主要措施: 降低兴波阻力的主要措施
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船模阻力试验目的 船模阻力试验方法 试验原理
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14
6.6. Power Estimation Method -the Admiralty Coefficient Method
海军部系数 海军部系数的作用
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15
船舶阻力曲线 船舶阻力曲线的特征
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12
6.4. Ship Resistance in Restricted Channel
浅水航道对船舶阻力的影响 狭窄航道对船舶阻力的影响
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13
6.5. Ship Model Resistance Test
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。
第六章船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进
第六章 船模自航试验及实船性能预估为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。
船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。
对于给定的船舶来说，通过自航试验应解决两个问题：① 预估实船性能，即给出主机马力、转速和船速之间的关系，从而给出实船的预估航速，验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。
② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。
如果配合不佳，则需考虑重新设计螺旋桨。
此外，根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据，可以进行船模及实船的相关分析，积累资料以便改进换算办法，使船模试验预报实船的性能更正确可靠。
§ 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值一、相似定律在船模阻力试验时，我们只满足了傅氏数相同的条件，对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。
因此，mm ss g g L V L V =上式中，下标带m 者表示模型数值，带s 者表示实船数值(以下相同)。
在螺旋桨敞水试验时，只满足进速系数相同的条件，对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值，因此，mm Am s s As D n VD n V = 在进行船模的自航试验时，两者都要求满足，根据几何相似，有：λD DL L ==ms m s 则满足傅氏数相等时有： λV V /s m = (6-1)满足进速系数相等时有：λn V n V mAms As = 由于 ()s s As 1V ωV -=，()m m Am 1V ωV -= 故()()λn Vωn Vωmmmsss11-=-或 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=s ms m 11ωω λn n 假定伴流无尺度作用，则m s ωω=，因此，可得：λn n s m = (6-2)(6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件，由于船后螺旋桨满足了进速系数相等的条件，因此在不考虑尺度作用的情况下，螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系：⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫===5.3ms Dm Ds 4ms m s 3ms ms λρρP P λρρQ Q λρρT T (6-3)(6-3)式只对螺旋桨说来是正确的，但自航试验是把螺旋桨与船体联系起来统盘考虑的。
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。
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即
0 .减0Δ1 L小 3 ，总阻力的变化情况与低速船有所不
同，存在最佳船长Lopt
6.2 船体主尺度影响
（4）船长选择须考虑因素： 总布置、阻力、操纵性、耐波性、经济性
（5）利用经验公式估算船长
巴士久宁公式 L d isp 0 .3 0 5 C V sV s 2 2 1 3
其中速度单位为kn, 排水体积单位为m3
Δ
因此增大船长(或减小 0 .01 L 3 )将使摩擦阻力增加，即
L或 者 0.0Δ 1L3SRf
6.2 船体主尺度影响
1、由L变化，讨论 （2）对Rr的影响
Δ
0 .01 L 3
的影响
L或者0.0Δ1L3
Rr
？
Q 一 定 ， L 或 者 0 .0 Δ 1 L 3 B ,T B L R p v ,R W
0.80
B大，散波波高增加；T大，横波波高增加 B/T较小的船横波影响显著。两者对兴波的影 响，反映在剩余阻力有相反影响作用。
6.2 船体主尺度影响
3、对Rt的影响 B/T 对Rt有影响， 但不大.
中低速船： 常用B/T范围内， B/T增加0.1， Rt增加0.50%~0.75%
高速船： 增加的略多些 (设计时常选用 较大的B/T)
船型变换： 仿射变化 改变线型特征
6.1 船型对阻力影响的基本概念
泰勒标准船模系列实验
6.2 船体主尺度影响
Δ
一、 排水量长度系数 0.01 L 3
Δ
1、由L变化，讨论 0.01 L 3 的影响
（1）对Rf的影响
S CS L
在参数Cm，Cp 和B/d 不变情况下，Cs 近似为常数， 因此可认为在排水量一定时， S L
Δ
0.01L 3
Rt
Δ
0 .0 1 L 3 可取大些
高速船
Δ
0.01L 3
Rt
Δ
0.01L 3
3、不同船舶的 △/(0.01L)3选取
可取小些
（1）低、中速船△/(0.01L)3取大些， 随着V增加，降低△/(0.01L)3，船型肥短
（2）高速船△/(0.01L)3比低速船小得多，船型瘦长 （3） △/(0.01L)3对Rf与Rr影响相反，存在 Lopt
6.1 船型对阻力影响的基本概念
（2）满载水线形状： 面积、平行中段长度、首尾端形状、半进角
（3）首尾形状： 首尾横剖面形状、纵剖面形状
总阻力：C t f L 3 、 B T 、 C p 、 C m 、 船 体 形 状 、 F r
三、船型对阻力影响问题的研究方法
船模系列试验：对所研究的问题，选定母型船，并系 统地变化影响船体阻力的船型参数，制成一系列船模， 在对应的装载情况下拖曳试验。
6.1 船型对阻力影响的基本概念
中速船 0.20<Fr < 0.30
Rw随V提高而增大, 既要减小Rw 又要考虑Rf 和Rpv, 办法:选择有利船型参数 — (兴波)有利干扰
船型趋于瘦削— 减小粘压 高速船 Fr>0.30
Rw成为主要成分,力求减小Rw。 办法：减小船首波系的波高—船体（前体）瘦长
明显，
Rr/Δ (N/t) Rr/Δ (N/t )
▽/(0.1L)3
▽/(0.1L)3
2 6.24 船6体主8 尺度影响1 2 3 4 5
9
Cp = 0.86
300
0.75
Cp = 0.80
7 0.75
0.70
250
0.55
0.65
5
0.70
0.60
Cp = 0.55
200
0.60
3 150
B/d = 2.25 Fr = 0.208
6.1 船型对阻力影响的基本概念
一、船型、航速与阻力性能之间的关系
1、优良船型的含义 阻力性能优良船型是对某一定速度范围和航行环境而 言的； 讨论船型对阻力的影响必须与设计船速度范围相联系 （未来将同时考虑航行环境）
2、船舶分类及其主要阻力成分（水面排水型船） 低速船 Fr < 0.20
Rw很小, Rf与Rpv 主要;所以要减小Rf 和Rpv, Rf ∝S — 减小S — 船型肥短 — 易产生旋涡—去流段
6.2 船体主尺度影响
（3）对总阻力影响
低速船： 摩擦阻力占总阻力的主要成分，可达总阻力的 70%以上。而Rr所占比例较小，因此当排水量一 定时，尽可能
L或者0.0Δ1L3 S
船型肥短，对阻力-舱容-造价均有利
6.2 船体主尺度影响
（3）对总阻力影响 高速船：
剩余阻力占总阻力的比例较大，因此随着船长增大，
6.2 船体主尺度影响
二、B/T影响
1、B/T 对 Rf 的影响 4.0 B/T=3.0附近，S最小； 3.6
1.02×S min
改变B/T对S影响不敏感；3.2
S min
B/d
B/T对Rf影响小
2.8
2.4 1.02×S min
2、B/T 对 Rr 的影响
2.0
0.40
0.50
0.60
Cb
0.70
1 100
Cp = 0.65
B/d = 2.25 Fr = 0.298
50 100 150 200 250 Δ/(0.01L)3
50
100
150
Δ/(0.01L)3
图6-4 排水量长度系数对Rr /Δ影响 (a)Fr＝0.208； (b)Fr＝0.298
6.2 船体主尺度影响
（3）对总阻力的影响
低速船
6.2 船体主尺度影响
2、由排水量变化，讨论△/(0.01L)3 的影响 L一定， △变化 （讨论单位排水量阻力变化） （1）对 Rf 影响
Rf S L 1
ΔΔ Δ Δ
Δ
0.01L3
SRf ห้องสมุดไป่ตู้
（2）对 Rr 影响
低速船： △/(0.01L)3对 Rr /Δ的影响不大
高速船：
Δ
0.01L 3
Rf
适用于Δ＝1600～42000t的各类民用船 常数C的选取：C= 23.5, 当单桨船Vs ＝11.0kn～16.5kn
C= 24.0, 当双桨船Vs ＝15.5kn～18.5kn C= 26.0, Vs>20kn
艾亚公式 L b p 3 .3 4 4 1 0 .2 2 5 F r 1 3
其中排水量单位为吨 适用于Lbp = 120～140m的商船
高速船波浪长度大—首波在船尾难以实现有 利干扰
6.1 船型对阻力影响的基本概念
二、确定影响阻力的船型参数
1、主尺度比：L/B、B/T
2、船形系数： Cb、 Cp、 Cm、 L3
CpCb/Cm
L 3 CpLA3mLCpC Lm 2BTCpCm
L2B B T
6个参数—4个独立参数
3、船体形状
（1）横剖面面积曲线形状： xc 、Lp、首尾端形状