粘性和航行姿态对高速船运动预报的影响
1111船舶阻力复习题及部分解析(上交教材)
《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？对给定船的兴波阻力系数，当两形似物体的傅汝德数相等时，其兴波阻力系数必相等8）何谓雷诺（Reynolds）相似律？对一定形状物体，粘性阻力系数仅与雷诺数有关。
当雷诺数相同，两形似物体的粘性阻力系数必相等。
9) 船模试验中能否实现“全相似”？为什么？不能。
傅汝德数很难相等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2章 粘性阻力-2014.7
在粘性流体中，由于存在能量的消耗，船体前后流动不对 称，导致了船体前后压力分布的不对称。与理想流体相比，实 际流动中不仅有剪切应力的作用，还有船体前后压差力的作用。
船体表面的剪切应力在船舶运动方向上的 投影沿船体表面积分，所得的合力就是摩擦阻 力。
由于粘性作用，船体前后压力分布不对称， 由此产生的压差力即为粘压阻力，也称为形状 阻力或旋涡阻力。
边界层和摩擦阻力
一、平板边界层
边界层和摩擦阻力
一、平板边界层
假设顺着水流流动方向放置一薄平板，水流以均匀速度v流 经平板，由于水具有粘性，平板表面处的水质点被吸附在平 板上，故平板表面上的流速为零。随着与平板表面距离y的增 加，流速逐渐增加；当y增加至某一距离δ 时，其流速达到与 来流速度相同。我们称存在粘性作用的这一薄层水流为边界 层，δ 称为界层厚度。在平板各处均取距离相应为δ 的点连 成一个界面，即界层边界。 影响边界层厚度的主要因素是流速V、距板前端O点的距离 x以及流体运动粘性系数ν （或局部雷诺数： Re x V x )。 如果V、x一定，当Rex很大时，表示流体粘性作用很小， δ 就 很小。理想流体可以看做流体运动粘性系数ν =0的实际流体， 其雷诺数Re=∞，边界层厚度δ =0。
v y y 0
式中：μ —流体动力粘性系数； —界层内的速度梯度。 尽管所讨论的介质是水，其动力粘性系数μ 较小，但由于界层内的速 度梯度很大，所以整个平板上受到的摩擦切应力不能忽略不计。 整个平板上受到的摩擦阻力Rf应是所有摩擦切应力的合力，即：
R f ds
S
设平板宽度为b，则x一段内全部摩擦阻力为Rf，其无量纲形式为： x 1 1 1 x C f R f / v 2 S 2b dx /( v 2 S 2bx) C dx 0 2 2 x 0 其中：Cτ 称为局部摩擦阻力系数；Cf为平均摩擦阻力系数，为Cτ 在整个x长度范围内的平均值，且较相同雷诺数的Cτ 为大。
船舶阻力 粘性阻力
§2-6 船舶粘性阻力理论计算概述
一、边界层理论计算概述
1、积分法：以边界层的 动量积分方程为基础， 但遇到的困难是无法求出边界层内的速度分布， 往往在计算之前先假定某种速度分布形式。
2、微分法：直接求解边界层的偏微分方程，但 在求解时须引进所谓湍流模式来定量描述雷诺应 力项。
26
二、N-S方程理论计算概述
一、减小船体湿表面积 由于摩擦力的大小正比于船体湿表面积，因此 船型参数、特别是主尺度的确定要适当。 二、减小船体表面粗糙度 三、控制边界层 四、采用聚合物溶液降阻剂及仿生学研究
14
§2-4 船体摩擦阻力的计算步骤
一、计算公式
二、具体计算步骤 1、计算湿表面积
15
1）有线型图时
2）无线型图时，利用近似公式计算
16
（1）荷兰瓦根宁船池经验公式 （2）我国长江船型的近似公式计算 （3）交通部船舶运输科学研究所的江船公式
17
（4）利用桑地图谱
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2、计算雷诺数
3、根据光滑平板摩擦阻力公式算出或由相应 的表中查得摩擦阻力系数。 4、决定粗糙度补贴系数的值。目前我国一般 取：
5、计算出船舶的摩擦阻力：
19
§2-5 粘压阻力的成因与特性
2
二、摩擦阻力的成因与主要特性 1、摩擦阻力系数 由牛顿内摩擦定理有：
则整个平板的摩擦阻力为：
3
若平板如上图所示，则平板摩擦阻力系数为：
4
2、摩擦阻力的主要特性
1）在相同来流条件下，紊流边界层内速度梯度
较大，摩擦切应力较层流情况大，摩擦阻力系
数也较大。
5
2）雷诺数对摩擦阻力的影响
当来流速度不变，由x增大引起雷诺数增大时， 界层厚度增加，边界层内速度分布的丰满度减 小。摩擦切应力和局部摩擦阻力系数均随雷诺 数增大而减小。
《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。
船舶的基本阻力包括的哪些阻力
船舶的基本阻力包括的哪些阻力1.船舶的基本阻力包括的哪些阻力？（3分）摩擦阻力，涡涡流阻力，兴波阻力2..简单陈述基本阻力的成因和降阻措施。
（6分）摩擦阻力：成因，船体在水中运动时，由于水具有粘性是船体周围有一薄层水被船体带动遂川一起运动。
由于各层水流速度大小不同，在各层水流之间必然会产生切应力作用，这种由于流体的粘性而产生的切应力沿着船舶运动方向上的合力，成为船舶摩擦阻力。
降阻措施：降低船体表面的曲度和粗糙度，减小流体粘性，减小形势速度，减小是表面面积涡流阻力：当水流经船体时，由于水具有粘性说引起的首尾压力差而形成的阻力。
降阻措施：船尾设计成很好的流线型。
兴波阻力：船舶在静水面上行驶时由于兴起波浪而形成的阻力，为兴波阻力。
降阻措施：选择适当的船长和菱形系数。
船首水线下的船体设计成球鼻型。
3.运营船舶是怎样应付汹涛阻力的？（2分）预留储备功率4.船舶在浅水中航行，会给航态和阻力带来什么影响？。
（6分）船舶在浅水中航行，由于水与船的相对速度增加，和船行波变化的影响，使船舶阻力增加，航行钻台改变即吹水增加以及发生首倾或是尾倾。
船舶一同样的速度在浅水中航行于在深水中航行相比较，由于在浅水中航行时船底与河堤之间间隙变小使得水流相对于船体的速度增加，使水压下降，船体下沉吃水增加，船的湿面积增加，由于流速增加使船底与河底的间隙变小，易产生涡流。
一次船舶在潜水中航行时，摩擦阻力和涡流阻力都会增加。
船舶在浅水航行时船行波的波形发生变化，行波范围逐渐扩大，使兴波阻力增加。
5.污底阻力的本质是增加基本阻力中的哪种阻力成分？。
（2分）摩擦阻力6.球鼻艏的设置的目的是为了:美观？减小波阻？加强艏部强度？增加艏尖舱容？。
（2分）减小波阻球鼻兴起的波谷与船首兴起的波峰正好处于同一位置时，则两波的合成波较务球鼻时平坦，减小船舶的兴波阻力。
7.甲板上过高堆放货物给船增加的是什么阻力？。
（2分）附加阻力即空气阻力。
粘流下高速三体船的非线性横摇阻尼预报
粘流下高速三体船的非线性横摇阻尼预报
张艺瀚;王平;赖永平;刘艳平
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2017(058)003
【摘要】分别应用二维强迫运动、二维衰减运动、三维强迫运动、三维衰减运动四种CFD数值方法预报比较分析了某高速三体船的横摇阻尼,其中三维方法考虑了航速对横摇阻尼的影响.同时与多种半经验公式方法和船模试验结果进行对比,结果表明,三维CFD方法与试验值较接近,可以有效考虑主侧体干扰、附体粘性等流体非线性因素影响,适用于高速三体船的横摇阻尼预报.常规单体船横摇阻尼半经验公式中除了参数适当(Bc=7.6％～8.4％)的临界阻尼公式外普遍不适合三体船型.
【总页数】11页(P23-33)
【作者】张艺瀚;王平;赖永平;刘艳平
【作者单位】中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011;中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011;沪东中华造船集团有限公司,上海200135;沪东中华造船集团有限公司,上海200135
【正文语种】中文
【中图分类】U661.3
【相关文献】
1.考虑粘性的三体船非线性横摇预报研究 [J], 张艺瀚;王平;蔡新功
2.三体船粘压阻力预报方法 [J], 李柯;宗智;孙雷
3.不对称双体船非线性横摇阻尼及横摇运动分析 [J], 张艺瀚;王平;胡景丰
4.波浪中三体船非线性横摇运动近似解析解及特性分析 [J], 张艺瀚;王平;蔡新功
5.三维方形浮式储油卸油装置横摇阻尼预报 [J], 杨吉祥;王天英;唐文勇;范菊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
船舶在横浪中的横摇运动及其稳定性研究
船舶在横浪中的横摇运动及其稳定性研究船舶在海洋中航行时，常常会遭遇横浪的困扰。
这些横浪会对船舶产生一定的力量作用，使船体在横向上发生横摇运动。
横摇是船舶在横向运动中最为显著的一种运动形式。
本文将介绍船舶在横浪中的横摇运动及其稳定性研究。
横摇的产生和影响：在横浪中，船舶受到不同方向和振幅的力量作用，这些力量产生的翻滚矩和抵抗矩不平衡，导致船舶在横向上的横摇运动。
横摇运动会影响船舶的安全性能和航行舒适性，它会加大船舶的滚动角度，增加船舶在横向上的来回摇晃幅度，使船员和货物易于受到损坏。
因此，探究船舶横摇的稳定性问题具有重要意义。
稳定性分析：船舶的稳定性问题可以从数学和物理两个角度考虑。
从物理学的角度，船舶的稳定性与其所受到的力矩有关。
在横向运动中，船舶所受到的力矩主要有以下几种：Wind moment（风力矩）、Wave moment（浪力矩）、Inertial moment（惯性力矩）和Damping moment（阻尼力矩）。
在横摇稳定性分析中，应关注的是横摇固有周期和横摇角度。
当固有周期接近或等于横浪周期时，船舶的横摇角度会大幅度增加，造成不稳定状态。
从数学角度，稳定性问题可以通过船舶横摇运动方程进行分析。
船舶横摇方程是一个非线性、时变的差分方程，它描述了船舶在横向运动中受到的各种力量作用和响应。
由于船舶横摇方程的复杂性，其解析解通常难以得到，因此需要对其进行数值模拟。
通过数值模拟可以得到船舶横摇的幅度、周期、轨迹等信息，从而对其稳定性进行分析。
稳定性措施：为解决船舶在横浪中的横摇问题，人们采取了多种措施。
船体结构设计方面，增加船舶宽度、降低重心位置以及增加顶重物的阻力等，可以提高船舶的稳定性。
舵角控制方面，合理调节舵角，控制船舶的姿态变化，可以平衡船体的横向力量。
此外，将一些钢筋水泥等高密度材料放置在船舶的低处，也可以降低船舶的重心从而提高稳定性。
总之，船舶在横浪中的横摇运动及其稳定性研究对于海洋工程领域具有重要意义。
减小船舶粘性阻力的方法和措施
题目：减小粘性阻力的方法和措施组员：赵帅张帅郭宁吴龙烽郭宁罗乃甲减小船舶阻力方法：影响船舶阻力的因素很多, 其中主要的是航速、船型和船舶航行时的外界条件。
对于大量使用的中、低速船舶而言, 粘性阻力比兴波阻力要大得多; 对于高速船舶, 则主要应减少兴波阻力。
在减少阻力方面的主要措施有:一优化船舶的主要尺度和线型。
目前采用较多的船型与线型有: ①球鼻艏船型(国外已发展可变球鼻艏, 其鼻可上下移动, 或自由摆动, 或按吃水与航速变化改变球体形状) ; ②艉端球船型; ③球艉及双艉鳍船型; ④纵流船型; ⑤双体船及小水线面双体船; ⑥不对称艉部线型; ⑦浅吃水肥大船型; ⑧双艉船和平头涡艉。
（1）.球艏对游艇粘性阻力的影响：从游艇艇体表面的流线及压力分布图可以看出:尽管此类游艇加装球首的主要目的是减少兴波阻力以提高快速性,适当选择的球首(如球脂I)可以在明显减少游艇兴波阻力的同时减少粘压阻力，船艏以及尾部压力系数分布显著改变是其减阻的主要判据。
从上表可以看出,加装球鼻舷与没有球鼻脂状况相比,游艇的粘压阻力系数明显减小,而摩擦阻力差别不大,而球舷I状况下游艇的粘压阻力系数较球舫n稍大,但是差别不是很大"而球循I和球脂n两种状况对摩擦阻力系数基本没有影响"三者的粘性阻力系数大小为:采用球舷n最小,采用球舷I次之,无球脂时最大"对于兴波阻力系数,安装球鼻舶I!n均取到减阻效果,而球鼻舷I效果较好"（二）.运输船舶气泡润滑减阻技术研究成果显示:1)对低速肥大型船,在船底喷气,能够使摩擦阻力减小9% —17%左右;2)对低速肥大型船,在船底喷气能够使粘压阻力减小,最直观的理解是船底喷气改善了船底压力分布;3)同一喷气流量下,多级喷气(船首船中同时喷气)减阻效果好于单级喷气(仅仅在船首喷气)减阻效果,因为多级喷气模型是在单级喷气模型的气体体积分数较低的位置布置了一个喷气口,从物理模型上弥补了单级喷气模型的不足,另一方面,相对于单级喷气模型,多级喷气模型增加了喷气面积,而适度增加喷气面积有利于减小阻力;4)随着来流速度的增加,气体体积浓度在船底的分布也越集中,减阻率也相应增加,因为较大的来流速度相对于较小的来流速度更容易使气泡来不及逃逸就随着来流速度运动到船后方有效覆盖船表面;5)随着喷气流量的增加,减阻率也增加,因为喷气量的增加实际上就是增加了气体的体积浓度从而增加气体覆盖面;6)随着船舶吃水的增加,减阻率逐渐减小,这种减小的趋势在低速时表现得比较明显,而高速时表现得比较缓和;7)对深吃水低速肥大型船,较小的喷气流量减阻效果并不明显,要想获得理想的减阻效果,条件容许的情况下,需要增加喷气量;8)相同速度、相同喷气流量下,喷气口位置和面积相同的缝喷比孔喷减阻效果好,但缝喷更容易达到饱和喷气流量。
高速方尾船兴波阻力的一种理论预报方法报告
高速方尾船兴波阻力的一种理论预报方法报告本文介绍一种理论预报方法，旨在研究高速方尾船在航行过程中的兴波阻力。
因为兴波阻力是船舶耗能的主要组成部分之一，减小船舶兴波阻力是提高船舶经济性的有效途径之一，因此，对高速方尾船兴波阻力的理论预报是航海工程的重要研究方向，本文利用波浪理论和CFD数值模拟方法阐述了预报方法。
一、波浪理论预报方法根据线性波浪理论，可以计算出船舶航行产生的波浪特征。
船舶所产生的波浪特征包括波高、波长和波速等，这些特征可以用来计算船舶兴波阻力。
船舶在航行中产生的波浪可分解为偏航波和升沉波两部分，其中偏航波是船舶造成波面偏移的部分，升沉波是造成波峰和波谷的部分。
偏航波和升沉波的形状和大小取决于船舶的形态和航行状态。
通过对偏航波和升沉波特征的计算，可以获得船舶产生的波浪阻力和兴波阻力，这些阻力可以用来计算船舶的航行阻力系数。
波浪理论预报方法的优点是计算精度高，但是缺点是需要大量的数据输入和处理，且无法考虑非线性效应。
二、CFD数值模拟预报方法CFD数值模拟方法可以用来模拟船舶航行时产生的流场和波浪场，同时也可以计算出船舶的阻力系数和兴波阻力系数等物理参数。
CFD数值模拟方法在预报船舶兴波阻力时，需要对船舶进行三维建模，并对船舶周围的流场和波浪场进行全面分析。
通过这种方法可以得到船舶受到的兴波阻力和阻力系数，同时可以进行一系列的流场和波浪场分析，包括速度和压力分布等。
CFD数值模拟方法的优点是模拟结果精度高，能够充分考虑非线性效应，并且可以获得大量的实际数据进行分析，但是缺点是需要较高的计算能力和计算资源，同时需要非常详细的船舶和波浪场数据进行输入。
结论综上所述，波浪理论预报方法和CFD数值模拟预报方法均能对高速方尾船兴波阻力进行有效预报。
两种方法均有其优点和缺点，在实际船舶设计和制造中应根据具体情况选择合适的方法。
相关数据的分析是预报船舶兴波阻力的重要步骤，以下是一些可能与船舶兴波阻力相关的数据和分析：1.船舶速度和排水量：船舶速度和排水量是影响兴波阻力的两个主要参数。
船舶的运动规律
船舶的运动规律船舶是一种受到水流影响的运动物体，其运动规律有很多不同的因素影响，其中包括水流、风力、船体形状和质量等因素。
关于船舶的运动规律，可以分为以下几个方面进行探讨。
一、船舶的运动状态船舶运动的状态有三种，分别是稳速航行状态、加速状态和减速状态。
稳速航行状态是指船舶在不受外界力的干扰下维持匀速运动。
加速状态是指船舶在受到外力作用下逐渐加速的状态。
减速状态是指船舶刹车时的运动状态。
三种状态所对应的速度和加速度也不尽相同。
二、船舶的运动方向和速度船舶的运动方向和速度是船舶运动规律的最基本、最直观的体现。
一般而言，船舶的速度和方向受到多种因素的影响，包括水流、风力、舵深和船体状态等。
此外，船舶的速度也与船体的流线型、推进力和阻力等因素有关，速度与这些因素的平衡关系决定了船舶的运动状态。
三、船舶的加速状态船舶的加速状态是指在外加力的作用下，船舶的速度逐渐加快的过程。
在这个过程中，船舶的加速度与外力成正比，可以用史密斯定理来计算。
同时，船舶的加速状态还与船舶的空气动力学和水动力学特性有一定的关系。
不同的船舶形状和推进方式会影响船舶的加速状态。
四、船舶的减速状态船舶的减速状态是指在刹车时，船舶的速度逐渐减慢的过程。
在这个过程中，除了依然存在的外力作用，船舶还受到阻力、水流力和湍流等因素的影响。
因此，与加速状态相比，船舶的减速状态更加复杂，需要综合考虑多个因素。
五、水动力学对船舶运动规律的影响船舶的运动规律与水动力学有着紧密的联系。
水动力学研究了流体在运动中的力学特性，可以用于预测船舶的运动特性和对外界水流的反应。
水动力学可以通过实验和数值模拟等方式，预测和分析船舶的运动规律，为设计和建造船舶提供支持。
综上所述，船舶的运动规律是复杂而多样的，需要综合考虑多种因素的影响。
水流、风力、船体形状和质量等因素都会对船舶的运动特性产生影响，因此需要进行深入的研究和分析。
最终，提高对船舶运动规律的了解，可以为设计和建造更加安全、高效、稳定的船舶提供帮助。
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大。
关 键 词 ：船舶 、 舰船Ｚ 程 ； － 高速排水型船 ； 运动性能 ； 二维半理论 ； 向流； 横 粘性 ； 航行姿态
文 献 Ｅ］ ７ ～文 献 ［ １ 均采 用 Ｔ ｗａｔｓ（ ９ ０ ＿］ 出的横 向流方 法 进行 修正 。在 势 流水 动 力系 数求 解 １］ ｈ ｉ ｅ １６ ）。 】提
上 ， 献 ［］ Ｅ］ 文 ８ 、 ９ 使用 二 维切 片法 ， 文献 Ｅ ０ 使 用基 于零 航速 领域 Ｇｒｅ ｌ］ ｅｎ函数 方法 的三 维方 法 ， 文献 Ｅ ］ ７ 使 用基 于简 单 Ｇｒｅ ｅｎ函数方 法 的二维 半理 论 ， 文献 ［ １ 使用 基 于二维 时 域 Ｇｒｅ １］ ｅｎ函数 方 法 的二 维 半理 论 。以上研 究 由于势 流水动 力计算 方 法不 同 ， 结论 不尽一 致 。本文 采用 文献 Ｅ ７ 出的基 于二维 时域 其 ２提
流动 的三维 效应 ， 而且 可 以考虑 自由面条件 的航 速效应 ， 报结 果 良好 ， 预 但计 算 时间较 长 ， 对某 些船 型预
报结果 不稳定 。２ 世 纪 ７ ０ ０年代 后期 出现 的高速 细长 体理论 ， 考虑 了有 航速 的 自由面条件 ， 又保 留了二 维流 场 的假 定 ， 称为 二 维半 理论 。该 理论 最早 由 Ｆ ｌ ｎ ｅ ａｔ ｓｎ和 Ｚ ａ （ ９ １ ｌ 用 于船 舶 耐 波性 的理论 预 ｉ ｈ ｏ １ ９ ）１ 报 ， 效地 克服 了二维 改进 法和三 维方 法 的缺 陷 。 文洋 等北 应用二 维 时域格林 函数 方法进 行高 速细 有 段
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ０ ７
文 章 编 号 ： ００４ ８ （０ ７ ０— ０ １０ ０ １ ０— ８ ２２ ０ ）４０ ０— １
粘 性 和 航行 姿 态对 高速 船 运 动预 报 的影 响
魏跃峰 ， 段文洋 ， 马 山
（ 尔 滨 工 程 大 学船 舶 工 程 学 院 ， 龙 江 啥 尔 滨 １ ０ ０ ） 啥 黑 ５ ０ １
（） １
（，， 一Ａ ＋声 ＋ ∑ Ｙ ） （ ）
运 动的辐 射势 ， ， ７ 为其复振 幅 ， 声 为绕 射势 。
（） ２
式 中 声 为 已知 的入射 波势 ， 为入 射波 幅 ， 为遭遇 频率 ， 。 Ａ 声（ １～ ６ 为船 体第 Ｊ 自由度 单位 振幅 一 ） 个
轴与 Ｕ 同向 ， Ｚ轴 垂直 向上 。 Ｏ
考 虑流场 稳态 解 ， 度势 可写 为 速
（ ， ｆ 一 ［ Ｕｘ＋ （ ｙ ） ， ，） 一 ， ， ］＋ Ｒ ［ ｘ， ｚ ｅ ｅ ￣（ Ｙ， ） － ］ 式中 为定 常波 势 ， 为不定 常势 。
在 线 性 假 设 下 ， 可 写 成
中 图 分 类 号 目前 ， 船舶 运动性 能理 论 预报 的方法 有二 维切片 法 ， 对 三维 方法 和二维 半理论 。在 中低航 速下 切片 法预 报常 规单体 船 舶运 动响 应 的结果 尚令 人 满意 ， 高速 时对 船舶 运动 响应 的预报 结果 与 实验 结果 相 在 差较大 ， 可能是 由于 没有 考虑 自由面边界 条件 的航速 效应 所致 。 这 真正 的三 维有航 速方 法不仅 可 以反映
收 稿 日期 ：０ ６０ —１ 修 改稿 收稿 日期 ：０ ７０ — ２ ０ —３３ ； ２ ０ —３１ ９
维普资讯
中
国
造
船
学 术论 文
２ 理 论 预 报方 法
设 船舶 以航 速 Ｕ在深 水规 则波 中迎浪 航行 ， 随船平 移 直角 坐标 系 ｏ ｙ ｘ ｘ ｚ， ｙ平面 与静 水面重合 ， Ｘ Ｏ
摘
要
发 展 了基 于 二 维 半 理 论 的 预 报 排 水 型 单 体 船 在 波 浪 上 的 水 动 力 特 征 及 运 动 性 能 的 方 法 。 采 用 横 向流 方 法 对 常 规 高速 排 水 型 单体 船 所 受 的 粘 性 影 响进 行修 正 。 考 虑 粘 性 影 响 和 航 行 姿 态 的条 件 下 ， ＮＰ 系列 单 在 对 Ｉ 体 船和 Ｓ Ｒ Ｅ ６ Ｅ Ｉ Ｓ ４单 体 船 型 的运 动 性 能 作 了理 论 预 报 ， 与船 模 试 验 结 果 和 势 流 理 论 预 报 结 果 作 了 比较 。 结 并
长船 型的 耐波性 能 预报 ， 与船模 试验 比较 ， 并 结果 表 明该方 法优 于其它 高速 船 的运 动预报 方法 。马山ｌ ＿ ６
进一 步研究 了斜浪 中高速单 体和 多体 船 的运 动 响应和 载荷 的计算 方法 。 上述方 法是 以势 流理论 为基 础不 考虑 流体 粘性影 响 的船舶 耐波性 理论 预报方 法 。 于细 长体 ， 对 在高 速 时势流理 论 预报 的阻尼往 往会 比实 际受 到 的阻尼偏 低 ， 这就需 要对 势流 理论 的结 果进行 粘 性修 正＿ 。 ７ ］
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４ ８卷 第 ４期 （ 第 １ ９期 ） 总 ７ ２０ ０ ７年 １ ２月
中
国
造
船
Ｖ ｏ ． ８ Ｎ Ｏ ４（ ｅ ｉ ｌＮ Ｏ １ ９ １４ ． Ｓ ｒａ ． ） ７
Ｓ ＰＢＵＩ ＮＧ ＨＩ ＩＤＩ ＯＦ ＣＨＩ ＮＡ
Ｇ ｅ ｎ函数方法 的二 维半理 论 ， ｒｅ 利用 横 向流 方法 对 预报结 果进 行 粘性修 正 ， 考察 粘性 的影 响 。 由于 船舶
在 高速航 行时 浮态 变化较 大 ， 文用 船模 静水 航行试 验测 量结果 ， 察 了船舶航 行姿 态对势 流理论 预报 本 考
结果 的影 响 。