實驗報告 - opencomcn

1、大連理工大學網(wǎng)絡(luò)教育學院船模性能實驗實驗報告 網(wǎng)絡(luò)教育學院 船 模 性 能 實 驗 實 驗 報 告學習中心： 無錫市江陰奧鵬學習中心 層 次： 專科起點本科 專 業(yè)： 船舶與海洋工程 學 號： 121048410052 學 生： 卜鑫橋 完成日期： 2014年9月1日 實驗報告一一、實驗名稱： 船模阻力實驗 二、實驗?zāi)康模?（1）船型研究；（2）確定設(shè)計船舶的阻力性能；（3）預(yù)報實船性能；（4）系列船模實驗；（5）研究各種阻力成分實驗；（6）附體阻力實驗；（7）流線實驗；（8）航行狀態(tài)的研究三、實驗原理：1 簡述水面船舶模型阻力實驗相似準則。答：（1）船模與實船保持幾何相似（2）船模實驗的雷諾

2、數(shù)達到臨界雷諾數(shù)以上。（3）船模與實船傅汝德數(shù)相等2 分別說出實驗中安裝激流絲和稱重工作的作用。答：（1）安裝激流絲的作用：產(chǎn)生紊流 （2）稱重工作的作用：準確稱量船模重量和壓載重量，以達到按船?？s尺比要求的實船相應(yīng)的排水量。 3 船模阻力實驗結(jié)果換算方法有哪些？ 答：常用的船模阻力實驗結(jié)構(gòu)換算方法有兩種，即二因次方法和三因次方法。二因次方法亦稱傅汝德方法；三因次方法為1978年ittc性能委員會推薦的換算方法。這兩種方法的區(qū)別在于對粘性阻力的處理原則不同。4 簡述傅汝德假定的內(nèi)容，并寫出傅汝德?lián)Q算關(guān)系式。 答：傅汝德假定：假定船體的總阻力可以分為獨立的兩部分，一為摩擦阻力，只與雷諾數(shù)有關(guān)，另

3、一個為粘壓阻力和興波阻力合并后的剩余阻力，只與傅汝德數(shù)有關(guān)，且適用比較定律。 假定船體的摩擦阻力等于同速度、同長度、同濕面積的平板摩擦阻力。因此，可以用平板摩擦阻力公式計算船體的摩擦阻力，通常稱為相當平板摩擦。 換算式： 四、實驗內(nèi)容：（一）填寫實驗主要設(shè)備表名稱說明拖曳水池水池狹而長，配置有拖動設(shè)備和測量儀器，以測得船模在不同速度下的阻力值。實驗用水為淡水拖車拖曳實驗船模，并使船模保持一定的方向和一定的速度運動。水面電測阻力儀在水池實驗中測量船模阻力（二）實驗步驟： （一）船模阻力實驗準備（1）船模制作：船?？s尺比依據(jù)水池的長度和航速決定的，船模線型要與實船保持幾何相似，表面必須光潔，滿足一

4、定的加工精度。船模使用的材料通常是木模，木模不易變形，蠟?zāi)３杀镜汀＃?）安裝激流絲：用mm金屬絲縛在船模的19站處使其在金屬絲以后的邊界層中產(chǎn)生紊流。（3）畫水線：按首尾吃水、平均吃水畫水線。（4）稱重工作：準確稱量船模重量和壓載重量，以達到按船?？s尺比要求的實船相應(yīng)的排水量。（5）調(diào)整壓載的位置：使船模沒有橫傾，首尾吃水滿足規(guī)定要求。（6）安裝導(dǎo)航裝置：使船?？v中剖面與前進方向一致，縱向和垂向運動不受勻速。（7）拖點（浮心位置）（8）最后將船模安裝在拖車上。（二）船模阻力實驗數(shù)據(jù)測量（1）船模速度測量：（a）根據(jù)實船設(shè)計航速，確定最高航速，通常比設(shè)計航速高2節(jié)。（b）根據(jù)實船長度、速度范圍和

5、模型尺度按數(shù)相等的原則，確定船模實驗速度范圍。（c）在不同航速下進行拖曳實驗。待拖車速度達到穩(wěn)定勻速時即可進行速度和阻力記錄。拖車速度就是船模速度，速度是用數(shù)字編碼器（光柵盤）測量的。（2）船模阻力測量：（a）阻力測量與速度記錄同時進行。船模阻力由專門的阻力儀測量。阻力儀有機械式和電測式兩類。（b）電測阻力儀輸出電壓信號，所以使用前要進行標定，確定標定系數(shù)。阻力值=測得的電壓值*標定系數(shù)。測量前要調(diào)零。五、問題與思考：1 船模阻力實驗結(jié)果換算方法之間的區(qū)別是什么？答： 換算方法的區(qū)別在于對粘性阻力的處理原則不同。 2實船摩擦阻力計算中，粗糙度補貼系數(shù)是根據(jù)什么選取的？ 答：按照不同船長選取。

6、實驗報告二一、實驗名稱： 船模螺旋槳敞水試驗 二、實驗?zāi)康模?測定單獨螺旋槳工作時的特性，通常包括槳的推力系數(shù)、扭矩系數(shù)和敞水效率。 三、實驗原理：1什么叫螺旋槳敞水實驗？螺旋槳敞水實驗可以在哪里進行？ 答：螺旋槳模型單獨地在均勻水流中的實驗稱為敞水實驗，實驗可以在船模實驗池、循環(huán)水槽或空泡水筒中進行。 2 簡述螺旋槳模型敞水實驗必須滿足的條件。答：（1）幾何相似；（2）螺旋槳模型有足夠的浸深；（3）實驗時雷諾數(shù)應(yīng)大于實際雷諾數(shù)；（4）進速系數(shù)相等。 3 寫出螺旋槳進速系數(shù)的公式，及公式中各符號代表的含義。 進速系數(shù) j為螺旋槳的進速系數(shù)，va為螺旋槳的前進速度，n為螺旋槳的轉(zhuǎn)速，d為螺旋槳的

7、直徑。 4 簡述螺旋槳敞水性征曲線的概念及其意義。答：（1）概念：推力系數(shù)，轉(zhuǎn)矩系數(shù)及敞水系數(shù)對進速系數(shù)j的曲線稱為螺旋槳的性征曲線。我們討論的是孤立螺旋槳的性能，所以稱為螺旋槳敞水性征曲線。（2）意義：它表示了螺旋槳在任意工作情況下的全面性能。四、實驗內(nèi)容：（一）填寫實驗主要設(shè)備表名稱說明敞水動力儀測量安裝在軸上的槳模的轉(zhuǎn)速、推力和扭矩。敞水槳模直徑為0.2-0.3m，通常用巴氏合金、銅合金、不銹鋼或鋁等合金。槳模精度在0.05mm;拖車使螺旋槳進速系數(shù)達到預(yù)定值。假轂代替槳模重復(fù)試驗，用于修正自身的推力，扭矩（二）實驗步驟： 答：（一）敞水實驗準備 （1）槳模制作：敞水槳模直徑為0.2-0

8、.3m，通常用巴氏合金、銅合金、不銹鋼或鋁等合金。槳模精度在0.05mm;（2）將敞水動力儀固定在水池拖車上，預(yù)先應(yīng)進行校驗和標定； （3）將槳模安裝在敞水動力儀上，葉背向前，浸沒深度大于槳徑。 （二）敞水實驗程序 （1）零航速敞水實驗，按預(yù)定轉(zhuǎn)速開動敞水動力儀，測， （2）按預(yù)定轉(zhuǎn)速開動敞水動力儀，同時開動拖車，使螺旋槳進速系數(shù)達到預(yù)定值。 （3）當拖車速度穩(wěn)定時，記錄拖車速度，槳轉(zhuǎn)速n，推力，扭矩，完成一進速的實驗。 （4）系列變化拖車速度，完成全部實驗內(nèi)容，注意各次之間應(yīng)有足夠的等水時間。 （5）用尺寸、重量相近的假轂代替槳模，重復(fù)上述實驗，測得敞水動力儀自身的推力，扭矩，用以進行修正。

9、 （6）扭矩修正值，測的是尾軸摩擦損失，與轉(zhuǎn)速有關(guān)。螺旋槳吸收的凈扭矩 （7）推力修正值。槳軸和槳轂橫剖面上受到水的阻力，抵消了一部分槳葉發(fā)出的推力，其大小與槳前進速度有關(guān)。 五、實驗數(shù)據(jù)處理：螺旋槳敞水試驗中，測得推力t=62.2n，扭矩q=24.4n·m，水的密度=1.0kg/，螺旋槳的轉(zhuǎn)速n=14r/s, 螺旋槳直徑d=0.202m，拖車速度=2.08m/s。試求出推力系數(shù)、扭矩系數(shù)、敞水效率、進速系數(shù)。 答：推力系數(shù) =0.19 扭矩系數(shù) =0.37 進速系數(shù) =0.7355 敞水效率 =0.06 實驗報告三一、實驗名稱： 船模搖蕩實驗 二、實驗?zāi)康模?確定待設(shè)計或已建造船舶

10、的耐波性,判斷是否滿足使用要求。尋找，評價減搖措施，或者優(yōu)良船型。測定水動力系數(shù)，供理論計算及機理研究。測定其載荷加速度，供結(jié)構(gòu)和強度使用，砰擊還與振動有關(guān)，某些設(shè)備（如電子偵查設(shè)備，水面發(fā)射武器等）要求。三、實驗原理：1簡述耐波性主要研究的內(nèi)容，并描述什么樣的船耐波性比較好？ 船舶搖蕩是耐波性的主要內(nèi)容，耐波性的所涉及的其它內(nèi)容主要是由船舶搖蕩引起的。估計船舶搖蕩是評定耐波性最基本的條件。根據(jù)船舶搖蕩實驗可以定量地計算出像砰擊、上浪、飛車等性能。一般來說，船舶搖蕩較緩和，則耐波性也好。2 簡述船舶搖蕩實驗的相似準則。答：（1）幾何相似、運動相似和動力相似 ； （2）動力相似應(yīng)包括：雷諾數(shù)超過

11、臨界雷諾數(shù)；傅汝德數(shù)相等；斯特魯哈爾數(shù)相等。 3 簡述船舶的十二種運動形式的名稱，并指出哪些屬于往復(fù)運動。答：（1）十二種運動形式的名稱為：橫傾、縱傾、回轉(zhuǎn)、橫搖、縱搖、首搖、前進或后退、橫漂、上浮或下沉、縱蕩、橫蕩、垂蕩。 （2） 往復(fù)運動形式：橫搖、縱搖、首搖。 4 對造波機造的波浪的要求都有哪些？ 答：波浪的波長取決于造波機的頻率，而波高則隨造波機的振幅變化。造波機的頻率和振幅保持穩(wěn)定不變時造出的波浪為規(guī)則波，如果使其頻率和振幅按隨機規(guī)律變化，則會造出不規(guī)則波浪。四、實驗內(nèi)容：（一）填寫實驗主要設(shè)備表名稱說明造波機制造各類波浪消波器消除波浪干擾實驗水池提供做各類耐波性實驗的場所造風機（二

12、）實驗步驟： 答：（1）船模準備：除滿足幾何相似外，船模本體應(yīng)當較輕，易于調(diào)整慣量；（2）調(diào)整重心高度，調(diào)整縱向慣性矩，在水中測橫向搖擺周期。（3）船模上安裝陀螺、加速度計等儀器均應(yīng)固定在適當位置。船模兩端在重心高度位置系上兩根細繩；（4）造波機準備：調(diào)整造波參數(shù)使之滿足本次實驗要求；波浪頻率應(yīng)當覆蓋船模的諧搖頻率，越寬越好。在規(guī)則波上實驗波長范圍0.5-2.0左右，波高2h與船長之比應(yīng)少于1/50，波高2h與波長之比應(yīng)少于或等于1/20。浪高儀準備：安裝并校準浪高儀，確定標定系數(shù)；（5）零速橫搖實驗時用船模兩端細繩將模型固定在水池適當位置，注意模型必須在浪高儀后方；縱向運動實驗時將模型連接在

13、拖車下，注意導(dǎo)向裝置對船模在縱向運動不會形成約束；（6）啟動造波機制造波浪，當船模搖蕩進入穩(wěn)定狀態(tài)時記錄數(shù)據(jù)。五、問題與思考：1船模慣性矩計算中，縱向慣性半徑和橫向慣性半徑怎么選取？ 答：取0.25作為船舶的縱向慣性半徑，0.35作為船舶的橫向慣性半徑。 2為什么要進行船模慣性調(diào)整？ 答：小壓鐵和手指操控船模，存在不確定性。 實驗報告四一、實驗名稱： 船模自航實驗 二、實驗?zāi)康模?分析各項效率及船尾伴流對螺旋槳效率的影響和螺旋槳工作時對船舶阻力的影響，為螺旋槳設(shè)計提供資料； 預(yù)報實船性能。即通過實驗給出主機功率、轉(zhuǎn)速和船速之間的關(guān)系，得出實船航速預(yù)報，驗證設(shè)計的船舶是否滿足任務(wù)書中要求的航速；

14、 判斷螺旋槳、主機、船體之間的配合是否良好。 三、實驗原理：1簡述船模自航實驗的相似定律。 答：槳模的雷諾數(shù)超過臨界雷諾數(shù)，傅汝德數(shù)相等，螺旋槳部分應(yīng)滿足進速系數(shù)相等。 2 船模自航方法都有哪些？簡述其中一種方法。 答：（1）船模自航方法有：純粹自航法、強迫自航法 。 （2）簡述強迫自航法：是在某一船模速度下，在船模運動方向上施加一系列的強制力z，其中應(yīng)包括在內(nèi)，船模在強制力和推力的共同作用下達到力的平衡，即在航速為的情況下，螺旋槳發(fā)出的推力應(yīng)滿足下列條件： 。 3 簡述推進效率的各種成分。答：槳模推力克服阻力rm、船模自航速度vm、槳模轉(zhuǎn)速、槳模扭矩qm 4 簡述自航實驗中的推力減額的概念。

15、 答：推力減額:螺旋槳發(fā)出的推力一部分用來克服船的阻力（不帶螺旋槳時的阻力），而另一部分則為克服阻力增額,習慣上將稱為推力減額。 四、實驗內(nèi)容：（一）填寫實驗主要設(shè)備表名稱說明電機可調(diào)轉(zhuǎn)速電測阻力儀自航動力儀水池拖車（二）實驗步驟： 答：1自航實驗速度一般取4個：以設(shè)計航速為基點，高于設(shè)計航速1個，低于設(shè)計速度的2個。速度間隔為1.5-2kn。 2強制力一般取5個：以摩擦阻力修正值為基點，上下各2個。即取強制力為0、0.5 、1.5 、2 。 3實驗。拖車達到相應(yīng)速度時，調(diào)整螺旋槳電機轉(zhuǎn)速，當船模達到力的平衡時，測強制力、螺旋槳轉(zhuǎn)速、推力和扭矩。五、問題與思考：1船體對螺旋槳有哪些影響？ 答：

16、船體對螺旋槳的影響伴流及相對旋轉(zhuǎn)效率：（1）螺旋槳敞水實驗時來流速度是均勻、穩(wěn)定的沿著軸向分布，而在船后工作時受到尾流場影響，槳來流在不同位置其大小、方向可能不相同，盤面處來流速度平均值也不等于船速，遠前方來流速度與盤面處來流速度平均值的差值稱為伴流；（2）螺旋槳在船后工作時由于流場不均勻，產(chǎn)生同樣推力時的扭矩不相同，引起螺旋槳的效率變化，定義敞水扭矩與船后扭矩的比值為相對旋轉(zhuǎn)效率。2螺旋槳對船體有哪些影響？ 答：螺旋槳對船體的影響阻力增加/推力減額：由于螺旋槳工作改變了船舶周圍流場，尤其尾部流速提高，使阻力增加。 虛擬試驗數(shù)據(jù)船名 散貨船試驗水溫 攝氏度 14 船水線長 m 72 型寬 m 11.5 平均吃水 m 4.4 排水量 t 2727 濕表面積 m2 1283 工況 滿載 靜水 ?？s尺比 16.3 淡水密度 101.88 淡水粘性 1.17e-06=速度（m/s） 阻力（kgf）0.66 0.5370.76 0.7350.86 0.9130.96 1.0931.06 1.2941.16 1.5381.26 1.8461.36 2.2381.4