船舶阻力第1章-總論

1、11-1 1-1 船舶快速性及其在設(shè)計(jì)中的地位船舶快速性及其在設(shè)計(jì)中的地位船舶的航速主要和所受到的阻力、主機(jī)功率的船舶的航速主要和所受到的阻力、主機(jī)功率的大小和推進(jìn)效率高低有關(guān)。大小和推進(jìn)效率高低有關(guān)。一、船舶快速性的含義一、船舶快速性的含義 船舶快速性的含義是：對(duì)一定的船舶在給定主船舶快速性的含義是：對(duì)一定的船舶在給定主機(jī)功率時(shí)，能達(dá)到的航速較高者，謂之快速性機(jī)功率時(shí)，能達(dá)到的航速較高者，謂之快速性好，反之為差。好，反之為差?；蛘撸瑢?duì)一定的船舶要求達(dá)到或者，對(duì)一定的船舶要求達(dá)到一定航速時(shí)，所需主機(jī)功率小者，謂之快速性一定航速時(shí)，所需主機(jī)功率小者，謂之快速性好，反之為差。好，反之為差。2二、二

2、、 船舶快速性在設(shè)計(jì)中的地位船舶快速性在設(shè)計(jì)中的地位船舶的快速性是船舶諸性能中的重要性能之一船舶的快速性是船舶諸性能中的重要性能之一。快速性的優(yōu)劣，對(duì)民用船舶而言將在一定程?？焖傩缘膬?yōu)劣，對(duì)民用船舶而言將在一定程度上影響船舶的于使用性和經(jīng)濟(jì)性；對(duì)軍艦而度上影響船舶的于使用性和經(jīng)濟(jì)性；對(duì)軍艦而言，快速性與提高艦船的作戰(zhàn)性能密切相關(guān)。言，快速性與提高艦船的作戰(zhàn)性能密切相關(guān)。船舶阻力是研究船舶在等速直線(xiàn)航行過(guò)程中船船舶阻力是研究船舶在等速直線(xiàn)航行過(guò)程中船體所受到的各種阻力問(wèn)題。主要內(nèi)容有：阻力體所受到的各種阻力問(wèn)題。主要內(nèi)容有：阻力的成因及性質(zhì)；阻力隨船型、航速和外在條件的成因及性質(zhì)；阻力隨船型、航

3、速和外在條件的變化規(guī)律；減小阻力的方法、尋求設(shè)計(jì)低阻的變化規(guī)律；減小阻力的方法、尋求設(shè)計(jì)低阻力的優(yōu)良船型；阻力的估算等。力的優(yōu)良船型；阻力的估算等。3三、三、 研究方法研究方法1、理論研究方法、理論研究方法提出解決問(wèn)題的思路提出解決問(wèn)題的思路 建立物理或數(shù)學(xué)模型建立物理或數(shù)學(xué)模型 理論計(jì)算理論計(jì)算 結(jié)果分析結(jié)果分析 探求有關(guān)機(jī)理與規(guī)律探求有關(guān)機(jī)理與規(guī)律 2、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)方法船模試驗(yàn)和實(shí)船試驗(yàn)。船模試驗(yàn)和實(shí)船試驗(yàn)。3、數(shù)值模擬、數(shù)值模擬數(shù)值模擬只能解決部分問(wèn)題，而大量的快速性數(shù)值模擬只能解決部分問(wèn)題，而大量的快速性問(wèn)題，主要還是依靠模型試驗(yàn)。問(wèn)題，主要還是依靠模型試驗(yàn)。41-2 1-2 船舶阻

4、力的成因及分類(lèi)船舶阻力的成因及分類(lèi)一、船舶阻力劃分一、船舶阻力劃分 5船舶阻力劃分船舶阻力劃分 由于空氣密度約為水密度的由于空氣密度約為水密度的1/8001/800，故空氣阻力，故空氣阻力遠(yuǎn)小于水阻力，水阻力是船舶阻力的主要成分遠(yuǎn)小于水阻力，水阻力是船舶阻力的主要成分。而水阻力中船體阻力是本書(shū)研究的重點(diǎn)。而水阻力中船體阻力是本書(shū)研究的重點(diǎn)。 6二、船體阻力劃分二、船體阻力劃分 1、按產(chǎn)生阻力的物理現(xiàn)象分類(lèi)、按產(chǎn)生阻力的物理現(xiàn)象分類(lèi) 2、按作用力的方向分類(lèi)、按作用力的方向分類(lèi) 3、按流體性質(zhì)分類(lèi)、按流體性質(zhì)分類(lèi) 784、傅汝德阻力分類(lèi)、傅汝德阻力分類(lèi) 91-3 1-3 阻力相似定律阻力相似定律一

5、、粘性阻力相似定律（雷諾定律）一、粘性阻力相似定律（雷諾定律） 上式共有上式共有5個(gè)有量綱的物理量個(gè)有量綱的物理量10根據(jù)流體力學(xué)定律，取質(zhì)量、長(zhǎng)度、速度根據(jù)流體力學(xué)定律，取質(zhì)量、長(zhǎng)度、速度三個(gè)三個(gè)量作為基本物理量，則其它兩個(gè)物理量的量綱量作為基本物理量，則其它兩個(gè)物理量的量綱表達(dá)式為：表達(dá)式為： 11結(jié)論：結(jié)論：對(duì)于一定形狀的物體，粘性阻力系數(shù)僅對(duì)于一定形狀的物體，粘性阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)相等時(shí)，兩形似物體與雷諾數(shù)有關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)相等時(shí)，兩形似物體的粘性阻力系數(shù)必相等，稱(chēng)為的粘性阻力系數(shù)必相等，稱(chēng)為雷諾定律雷諾定律。12二、興波阻力相似定律（傅汝德定律）二、興波阻力相似定律（傅汝德

6、定律） 上式共有上式共有5個(gè)有量綱的物理量。個(gè)有量綱的物理量。根據(jù)流體力學(xué)定根據(jù)流體力學(xué)定律，取質(zhì)量、長(zhǎng)度、速度律，取質(zhì)量、長(zhǎng)度、速度三個(gè)量作為基本物理三個(gè)量作為基本物理量，則其它兩個(gè)物理量的量綱表達(dá)式為：量，則其它兩個(gè)物理量的量綱表達(dá)式為： 131415結(jié)論：結(jié)論：對(duì)于給定船型的興波阻力系數(shù)僅是對(duì)于給定船型的興波阻力系數(shù)僅是傅傅汝德數(shù)的函數(shù)，當(dāng)兩形似船的傅汝德數(shù)相等時(shí)汝德數(shù)的函數(shù)，當(dāng)兩形似船的傅汝德數(shù)相等時(shí)，興波阻力系數(shù)必相等，這稱(chēng)為，興波阻力系數(shù)必相等，這稱(chēng)為傅汝德定律傅汝德定律。對(duì)于實(shí)船和船模，由于它們船型相似，要對(duì)于實(shí)船和船模，由于它們船型相似，要求求傅汝德數(shù)相等，故它們的興波阻力系數(shù)

7、必相傅汝德數(shù)相等，故它們的興波阻力系數(shù)必相等，可表示為：等，可表示為：16結(jié)論：結(jié)論：形似船在相同的形似船在相同的傅汝德數(shù)時(shí)，單位排水傅汝德數(shù)時(shí)，單位排水量興波阻力必相等。這稱(chēng)為量興波阻力必相等。這稱(chēng)為傅汝德比較定律傅汝德比較定律。由此可知，試驗(yàn)求得船模的興波阻力后，就可由此可知，試驗(yàn)求得船模的興波阻力后，就可以得到相應(yīng)速度時(shí)的實(shí)船興波阻力。以得到相應(yīng)速度時(shí)的實(shí)船興波阻力。17三、船體總阻力相似定律（全相似定律）三、船體總阻力相似定律（全相似定律） 上式共有上式共有6個(gè)有量綱的物理量。個(gè)有量綱的物理量。根據(jù)流體力學(xué)定根據(jù)流體力學(xué)定律，取質(zhì)量、長(zhǎng)度、速度律，取質(zhì)量、長(zhǎng)度、速度三個(gè)量作為基本物理三個(gè)量作為基本物理量，則其它兩個(gè)物理量的量綱表達(dá)式為：量，則其它兩個(gè)物理量的量綱表達(dá)式為： 1819結(jié)論：結(jié)論：水面艦船的總阻力系數(shù)是雷諾數(shù)和傅汝水面艦船的總阻力系數(shù)是雷諾數(shù)和傅汝德數(shù)的函數(shù)；若能使實(shí)船和船模的雷諾數(shù)和傅德數(shù)的函數(shù)