《船模阻力试验》实验指导书
《船模阻力试验》实验指导书
一、教学实验目的
通过船模静水阻力试验，确定实船阻力和有效功率；
通过实验教学，加深对船舶阻力的理解；
重点掌握船模阻力测试方法、模型试验相似准则、船模阻力测试设备的使用
及两种阻力换算方法。
二、实验主要设施及仪器
拖曳水池、拖车、阻力仪及数据采集系统。
三、实验步骤
1、准确称重船模重量及压铁重量，以达到按照船模缩尺比要求实船相应的
排水量；
2、将已准备好的试验模型（画好水线、安装导向装置，安装好激流丝），放
入水中；
3、调整压载位置：使船模没有横倾，首尾吃水满足要求；
4、将船模安装到拖车上，应使其纵中剖面与前进方向一致，拖力作用线应
位于纵中剖面内，其作用点在水线面附近的位置上并保持水平；
5、将传感器和测量仪器连接好，检查无误时，开启所用仪器；
6、将船模置于自由状态，对测量系统进行平衡，然后清零，等待实验；
7、每天第一次试验前应将船模在静水中预拖一次，即“破水”，拖车速度约
1m/s；
8、按预先换算好的船模速度启动拖车；
9、当拖车达到给定速度且稳速时，进行阻力数据采集，同时记下拖车速度；
10、将采集的阻力曲线回放，截取平稳的一段，读取平均值（电压值）；
11、将记录的拖车速度和阻力值，填到阻力试验表格内。阻力值乘以标定系
数，得到船模的阻力值；
12、重复步骤8-11，进行一系列的速度（10-15个点）的模型试验，完成实
验任务。
四、实验原始数据记录表格
序号 船模速度 船模阻力读数（mv） 船模阻力读数*标定系数（g）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
五、实验报告要求
1、船模阻力试验的目的；
2、船模阻力试验相似准则；
3、船模阻力试验主要仪器设施；
4、试验船型主尺度；
5、船模阻力试验程序；
6、船模阻力试验原始数据，并画出曲线Vtm-Rtm；
7、船模阻力试验换算方法（计算公式）（二因次和三因次任选一种）；
8、实船航速、Fr、总阻力和有效功率计算数据表格和Vts-Rts，Vts-Pts曲线；
9、综述船模阻力试验。
附1：船型主尺度
船名 57.1m远洋鱿鱼钓船 工况 空载 静水
实验日期 2015.7.6 附体
水温 OC 缩尺比
14
实船 船模
船总长 m 49 船总长
m 3.5
船水线长 m 47.25 船水线长
m 3.375
船柱间长 m 44.3 船柱间长
m 3.164286
型宽 m 8.2 型宽
m 0.585714
型深 m 5.5 型深
m 0.392857
平均吃水 m 2.392 平均吃水
m 0.17086
首吃水 m 1.552 首吃水
m 0.11086
尾吃水 m 3.231 尾吃水
m 0.23079
排水量 t 650.90 排水量
kg 231.42
湿表面积 m2 443.5 湿表面积
m2 2.26276
船只阻力实验报告
船只阻力实验报告船只阻力实验报告引言：船只阻力是船舶工程中一个重要的研究课题。
了解船只在水中行驶时所受到的阻力，对于设计船舶的船体形状、推进系统以及预测船只的性能等方面都具有重要意义。
本实验旨在通过实际测量和实验验证，探究船只阻力的影响因素以及阻力与速度的关系。
实验步骤：1. 实验器材准备：实验所需的器材包括一艘小型船只、一根细长的绳子、一个测量距离的标尺、一个测量时间的计时器以及一块光滑的水面。
2. 实验准备：将船只放置在水面上，确保船只的船体完好无损，并且没有任何杂物附着在船体表面。
将绳子连接在船只的前部，并将其固定在水面边缘。
3. 实验过程：将船只轻轻推入水中，使其开始行驶。
同时，用计时器计时，并记录船只通过标尺所测得的距离。
重复实验多次，每次实验时，可以改变船只的速度或者其他相关参数。
实验结果：通过实验测量和数据记录，我们得到了以下的实验结果：1. 船只速度与阻力的关系：实验结果显示，船只的速度与阻力呈正相关关系。
当船只的速度增加时，所受到的阻力也相应增加。
这表明船只在水中行驶时，需要克服水的阻力才能前进。
2. 船只形状对阻力的影响：在实验中，我们还改变了船只的形状，比较了不同形状船只的阻力。
结果显示，船只的形状对阻力有着显著的影响。
一般来说，船只的船体越光滑、流线型，所受到的阻力越小。
这也是为什么现代船舶设计中注重减小船体阻力的重要原因之一。
3. 其他因素对阻力的影响：实验中，我们还尝试了改变水的温度、船只载重等因素对阻力的影响。
结果显示，这些因素对船只阻力的影响较小，主要影响船只的浮力和稳定性。
讨论与结论：通过以上实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 船只的速度与阻力成正比，即船只在水中行驶时，需要消耗更多的能量来克服水的阻力。
2. 船只的形状对阻力有着显著的影响，流线型的船体能够减小阻力，提高船只的速度和效率。
3. 其他因素对船只阻力的影响较小，主要影响船只的浮力和稳定性。
综上所述，船只阻力是船舶工程中一个重要的研究课题。
船模阻力试验的试验装置和数据测量方法及不确定度分析.
船模阻力试验的试验装置和数据测量方法及不确定度分析船模阻力试验需要在船舶拖曳试验池中完成，船舶拖曳试验池是水动力学实验的一种设备，是用船舶模型试验方法来了解船舶的运动、航速、推进功率及其他性能的试验水池，试验是由电动拖车牵引船模进行的。
船舶、潜艇、鱼雷、滑行艇、水翼艇，气垫船、冲翼艇、水上飞机和各种海洋结构物等都可在水池中作模型试验。
一、船模阻力试验池结构船模阻力试验池是进行船模阻力试验的设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。
普通船模阻力试验池的主要任务是进行船舶模型的拖曳、阻力性能试验、螺旋桨性能、自航及耐波性等试验。
试验池狭而长，配置有拖动设备和测量仪器，以测得船模在不同速度下的阻力值。
为避免海水的腐蚀作用，试验池的水都采用淡水。
船模阻力试验池按拖曳船模的方式可分为拖车式和重力式两种。
图1拖车式船模阻力试验池示意图拖车式船模阻力试验池都装有沿水池两旁轨道上行使的拖车，如图1所示。
拖车的用途首先在于拖曳船模保持一定方向和一定速度运动，其次安装各种测量和记录仪器，例如测定船模拖曳阻力的阻力仪、记录船模升沉和纵倾的仪器以及记录船模速度的光电测速仪等。
为便于观察试验现象、拍摄照片和录像，在拖车上还设有观察平台。
现代船模阻力试验池的拖车上还配置有计算机数据采集和实时分析系统，以便迅速地给出试验结果。
拖车式船模阻力试验池的优点是:可以采用较大尺度的船模，因此尺度效应较小，试验结果的准确性较高；其次，拖车式船模阻力试验池可以进行广泛的试验，除了船模阻力试验外，还可以进行船舶推进、船舶耐波性、船舶操纵性以及船舶强度和振动等方面的试验。
图2重力式船模实验池示意图重力式船模阻力试验池如图2所示，是早期用于进行小船模阻力试验的简陋设施。
试验时靠重量的下落来拖动船模，当船模达到等速前进时，砝码的重量就等于船模的阻力，记录船模被等速拖动一定距离所需的时间，可得到相应的船模速度。
因此重力式船模阻力试验是在给定阻力情况下，测定相应的船模速度。
大工17秋《船模性能实验》实验报告答案
网络教育学院《船模性能实验》实验报告学习中心：层次：专业：学号：学生：完成日期：实验报告一一、实验名称：船模阻力实验二、实验目的： 主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。
三、实验原理：1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。
（1）船模与实船保持几何相似（2）船模实验的雷诺数e R 达到临界雷诺数以上。
（3）船模与实船傅汝德数相等2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。
答：安装激流丝的作用，用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。
称重工作的作用，准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。
3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？答：常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。
二因次方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC 性能委员会推荐的换算方法。
4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。
答：傅汝德假定的内容是：①假定船体的总阻力可以分为独立的两部分，一为摩擦阻力f R ，只与雷诺数有关，另一个为粘压阻力pv R 和兴波阻力w R 合并后的剩余阻力r R ，只与傅汝德数有关，且适用比较定律。
②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。
因此，可以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩擦阻力，通常称为相当平板摩擦。
傅汝德换算关系式：3)(αρρm s fm tm fs ts R R R R -+=四、实验内容： （一）填写实验主要设备表（表格可以追加）（二）实验步骤： 答：一.船模阻力实验准备（1）船模制作：船模缩尺比依据水池的长度和航速决定的，船模线型要与实船保持几何相似，表面必须光洁，满足一定的加工精度。
船模使用的材料通常是木模，木模不易变形，蜡模成本低。
（2）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。
（3）画水线：按首尾吃水、平均吃水画水线。
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
Slide 8
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
Slide 30
B FnB gB
H FnH gH
2. 阻力系数
Ct
Rt
1 2S
2
Ct
Rt
1
2
23
2
CT RT
Slide 31
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
Slide 6
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
艇模水下阻力试验方法研究与数值验证
艇模水下阻力试验方法研究与数值验证艇模水下阻力试验方法研究与数值验证随着海洋经济和海洋旅游等相关行业的快速发展，船舶和艇模的水下阻力试验变得越来越重要。
艇模水下阻力试验是评估艇模水下性能的有效方法，能够为船舶和艇模的设计和改进提供基础数据。
本文将介绍艇模水下阻力试验的方法研究与数值验证。
一、艇模水下阻力试验方法研究艇模水下阻力试验是通过对艇模在水中运动产生的阻力进行测试和分析，研究船舶和艇模性能的试验方法。
具体的试验方法有以下几种：1. 直接测力法该方法基于牛顿第二定律（F=ma），通过在艇模上安装一个测力传感器，直接记录艇模受到的水下阻力。
这个方法最大的优点是测试结果的可靠性和准确性高，但需要先设计和安装一个合适的测力传感器。
2. 测试法该方法利用艇模在水中运动时所产生的流场进行测试，通过测量压力分布和流场参数，推导出水下阻力的大小。
这种方法的优点是可以获得压力分布和流场参数的具体数据，但是需要对测试设备和测试条件进行精确控制。
3. 数值模拟法该方法通过建立数学物理模型，对艇模在水中的运动和水下阻力进行数值模拟，得出预计的阻力值。
这个方法的优势是速度快，可重复性好，可以在缺乏物理试验条件的情况下用于艇模水下阻力分析。
二、数值验证艇模水下阻力试验的数值验证是为了验证使用数值模拟方法获得的结果与艇模实际试验数据的一致性。
这个过程需要确保模型设计和模拟过程的准确性，包括模型的几何形状、流场参数和基础流场假设等。
数值验证的过程包括以下几个步骤：1. 提供实测数据首先需要获得艇模水下阻力的实测数据，以便将数值模拟结果与实际数据进行比较。
实测数据可以从实验室或田间试验中得到。
2. 确定试验过程参数在数值模拟过程中，需要确定试验过程中的参数，例如流速、压力数据和艇模运行的姿态和速度等。
这些参数可以根据实际试验数据确定，也可以通过理论分析获得，以确保数值模拟的准确性和可重复性。
3. 进行数值模拟在数值模拟过程中，需要使用计算流体力学（CFD）软件进行数值模拟。
阻力和敞水试验及自航试验(3)
Es
Ds
Dm
s
2
m
2) c ~ w 法 瑞典、日本及北欧诸国采用的方法,该方法认为由于尺 度作用引起的差别主要反映在阻力和伴流中，对推力 减额分数和相对旋转效率的影响较小、可忽略不计。
t
3)1978ITTC法 本方法认为
rs rm
ts tm
(1 k )c fs c f (1 k )c fm
c AA 0.001
T
S
• 形状因子根据船模在弗劳德数Fr=0.1~0.2范 围内阻力试验结果，按下式确定：
ctm Frn (1 k ) A c fm c fm
• A及n等数值均由最小二乘法确定，指数n的 范围一般为2.0～6.0。 • N = 4 , PROHASKA 法 （普鲁哈斯咔法）
KTm KTs
K Qm K Qs
0 m 0 s
★尺度修正有下列三种办法 不修正；仅修正扭矩系数KQ；1978年ITTC K K K 推荐的修正方法： K K K
Ts Tm T
Qs Qm Q
P C K T 0.3C D ( )( ) z D D
C K Q 0.25C D ( ) z D
vm vs
Ls Lm
v As v Am ns Ds nm Dm
Ds L s D m Lm
1 m nm n s ( ) 1 s
忽略黏性
2.2 激流装置 为什么要激流？ 急流丝 狭条粗糙表面 急流杆 首柱小钉
2.3 吃水标志和安装附件 2.4 称重和压载 船模试验状态的总质量应与计算的排水 量一致。试验完毕后，船模质量要复 秤，两次秤重之差额不应大于0.5%。
船舶静水阻力实验
Rtm（Kg）
1.5000000
1.0000000 0.5000000 0.0000000 0.00000000.50000001.00000001.500000ห้องสมุดไป่ตู้2.0000000
3000.0000000 2000.0000000 1000.0000000 0.0000000
-1000.0000000
1+K
0.6000000
0.5500000
1+K
线性 (1+K)
0.5000000 0.4500000 0.4000000
0.3500000
0.3000000 0.2500000 0.2000000
0.1500000
0.1000000 0.0500000 0.0000000 0.00000000.05000000.10000000.15000000.20000000.25000000.30000000.35000000.4000000
100.3099750 121.3750698 144.4463640 169.5238578 0.0017944 0.0018290 0.0024466 0.0031370 -0.0020613 -0.0019553 -0.0012744 -0.0005270 4.5175323 4.9692855 5.4210387 5.8727920 0.0016935 0.0016726 0.0016539 0.0016369 0.4000000 0.4000000 0.4000000 0.4000000 0.0000322 0.0001173 0.0007795 0.0015100 ############### ############### ############### 4697945.9990357 89.4212949 394.4441353 3120.4388974 7093.8150798 0.0184610 0.0814328 0.6442130 1.4645144 6.5304498 31.6869422 273.4633139 673.4810169 0.1800000 0.2220000 0.3534000 0.5318000
5-船模试验
试验目的比较船型，确定阻力性能，确定速度性能，确定航行状态
比较船体总阻力的各种计算方法，分析船体各种阻力成分的特性
确定附体的形状与安装位置
试验设备主要任务：船模静水阻力实验，螺旋桨模型敞水实验，船模自航实验水池类型：长方形、方形、水槽；拖车式、重力式
水池尺度：加速段、匀速段、减速段；长度、深度、宽度
测试设备：阻力、速度、航态
船舶模型：尺寸小、速度低
试验方法研究背景、试验方案、试验准备、测量数据、数据处理、结果分析、结论理论基础
Fr
假定的基本思想
几何相似船模组试验结果
Ct （Re 、Fr ）=Cf （Re ）+Cr （Fr ）
Fr 相等——Cr 相等——ΔCt=ΔCf（Re） Re 相等——Cf 相等——ΔCt=ΔCr（Fr）
横坐标
lgRe
，总坐标Ct ，船模总阻力曲线，
Fr
等值线
平行：Fr 假定合理性
不平行：摩擦阻力与剩余阻力相互影响。
休斯假定的基本思想 几何相似船模组试验结果
Ct=（1+k ）Cf+Cw K 形状因子
横坐标Cf ，总坐标Ct ，船模总阻力曲线，Fr 等值线
平行：斜率相等，k 为常数 不平行：k 不为常数
阻力=f （船型、大小、速度）
船模阻力数据表达方法：阻力曲线（Rt-V ）——曲线（阻力系数-速度系数） 目的：船型相同、大小不同的船舶之间的阻力换算 大小相同、船型不同的船舶之间的船型比较 速度系数
阻力系数
Talyor泰勒方法 Froude付汝德方法
阻力速度
只有在相等时此表达法才正确。
船模自航试验实验报告
船模自航试验报告
一、船模自航试验的现实意义和目的
通过船模阻力试验及螺旋桨模型敞水试验，我们分别求得船体阻力曲线及螺旋桨敞水性能曲线。
但实际上，船体和螺旋桨对实船而言是一个整体，按装于船体后面的螺旋桨与船体之间彼此影响附近的水流速度场和压力场，而且这种影响非常复杂，迄今还不能用纯粹的理论计算方法求得。
依目前的研究水平，船模自航试验仍然是研究船体和螺旋桨之间相互作用的最好方法。
船模自航试验的主要目的：
1、分析研究各种推进效率成份，研究桨、船两者的相互影响，从而为螺旋桨的修改设计提供依据，或从若干船体与螺旋桨的组合方案中选优。
2、预报实船性能。
即通过试验给出主机功率、转速和船速之间的关系，得出实船的航速预报。
3、判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。
二、船模自航试验报告
1 试验相关数据
船模满载吃水状态水线长度：L=3.803m
船模满载吃水状态浸湿面积：S=2.737m²
模型缩尺比：λ=40
螺旋桨模型直径：D=0.1175m
螺旋桨模型叶数：Z=4
螺旋桨模型缩尺比：P/D=0.8
2实验数据（试验水温：t=淡水20℃）
3船模自航实验曲线图（n—z、T、Q）。
船模性能实验
《船模性能实验》实验报告学习中心：层次：专业：学号：学生：完成日期：实验报告一一、实验名称：船模阻力实验二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。
其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。
（2）确定设计船舶的阻力性能对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。
（3）预报实船性能船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。
（4）系列船模实验为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。
此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。
（5）研究各种阻力成分实验为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。
（6）附体阻力实验目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。
（7）流线实验在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。
（8）航行状态的研究在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。
三、实验原理：1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。
（1）船模与实船保持几何相似；（2）船模实验的雷诺数e R 达到临界雷诺数以上；（3）船模与实船傅汝德数相等。
2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。
1）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。
2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。
3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。
二因次方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC 性能委员会推荐的换算方法。
4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。