船舶阻力第一章

《船舶阻力與推進》-------船舶阻力部分第一章緒論

§1.1船舶快速性及研究方法

一、船舶快速性

1、定義：

船舶快速性是研究船舶盡可能消耗較小的機器功率以維持一定航行速度的能力的科學(xué)。

船舶快速性是在給定主機功率時，表征船舶航行速度快慢的一種性能。

船舶性能：

{浮性、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、耐波性、操縱性}

2、船舶快速性研究所包含的兩部分內(nèi)容（1）船舶阻力：研究船體在運動過程中所受到的各

種阻力問題。（2）船舶推進：研究克服船體阻力的推進器及其與

船體間的相互干擾及船、機、槳的

匹配問題。

1、各種阻力成因與性質(zhì)

2、阻力隨航速、船型及外界條件變化規(guī)律

3、減阻方法

4、優(yōu)良船型

5、阻力估算二、船舶阻力課程內(nèi)容和任務(wù)1

、理論方法2

、試驗方法船模試驗和實船試驗3

、數(shù)值仿真CFDSTARCD、FLOW-3D、CFX、FLUENT三、研究方法§1.1船舶快速性及研究方法§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線一、阻力劃分裸船體阻力船體阻力

靜水水阻力附體阻力船舶阻力洶濤阻力附加阻力

空氣阻力二、船體阻力的成因及分類1、船體阻力的成因

波浪興波阻力

現(xiàn)象摩擦阻力

邊界層（粘性）旋渦（曲度驟變處）粘壓阻力

（旋渦阻力）靜水阻力

興波阻力：由興波引起的壓力分布改變所產(chǎn)生的阻力。

摩擦阻力：由于水存在粘性在船體周圍形成邊界層，使船體運動過程中受到粘性切應(yīng)力作用，表現(xiàn)為船體表面產(chǎn)生了摩擦力，其在運動方向的合力為摩擦阻力。粘壓阻力：由于水的粘性和船體曲度變化，會產(chǎn)生旋渦、邊界層等情況改變了沿船體表面壓力分布，引起船體前后壓力不平衡而產(chǎn)生的阻力為粘壓阻力?！?.2船舶阻力的分類及阻力曲線按成因分：

按流體作用力方向分：

壓力（興波、旋渦）切向力（摩擦）合力：按流體性質(zhì)分：其中：

2、船體阻力分類§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線

3、阻力關(guān)系：

摩擦阻力

船體阻力

4、各部分所占船體阻力比重

壓阻力粘壓阻力興波阻力粘性阻力§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線三、阻力曲線和有效功率曲線

1、影響阻力主要因素

航速船型外界條件2、阻力曲線

3、有效功率

有效功率曲線較之阻力曲線為的高一次函數(shù)曲線§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線四、速度參數(shù)的表達(dá)

無量綱參數(shù)傅汝德數(shù)

速長比

雷諾數(shù)

—運動粘性系數(shù)（米2/秒）§1.2船舶阻力的分類及阻力曲線

§1.3阻力相似定律一、粘性阻力相似定律——雷諾定律

取

為基本量定律：

粘性阻力系數(shù)

根據(jù)定律

1.對于一定形狀的物體，粘性阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)相同時，則粘性阻力系數(shù)必相同；

（深水、平板、順平面運動）

2.平板摩擦阻力系數(shù)

僅僅是雷諾數(shù)的函數(shù)，當(dāng)雷諾數(shù)相同時，摩擦阻力系數(shù)必相同。雷諾定律

§1.3阻力相似定律

二、興波阻力相似定律——傅汝德定律

取

為基本量

定律：

興波阻力系數(shù)

傅汝德數(shù)根據(jù)定律

§1.3阻力相似定律對于給定船形的興波阻力系數(shù)僅是與傅汝德數(shù)

有關(guān)，當(dāng)兩船傅汝德數(shù)相等時，興波阻力系數(shù)

必相等。

2、傅汝德比較定律形似船在相應(yīng)速度時（或相同F(xiàn)r時）單位排水量興波阻力必相等。

因為：相應(yīng)速度

1、傅汝德定律§1.3阻力相似定律由傅汝德定律

因為：

形似船相應(yīng)速度

§1.3阻力相似定律

三、船體總阻力相似定律——全相似定律

取

為基本量定律：

總阻力系數(shù)

§1.3阻力相似定律根據(jù)定律

水面船總阻力系數(shù)是雷諾數(shù)和傅汝德數(shù)的函數(shù)，諾能使實船與船模的和

同時相等——全相似（形似船）

全相似定律

滿足全相似條件，實船與船模的總阻力系數(shù)為一常數(shù)§1.3阻力相似定律一、實現(xiàn)全相似的條件

和

同時相等，則必有：

（1）若假定縮尺比

則

——不可能船模通常在水池中試驗，一般可認(rèn)為

要滿足公式（1），則必須

意味著需用實船大小的模型進行試驗

——不切實際§1.4傅汝德假定*全相似難以實現(xiàn)*通常情況下，船模試驗連單一的雷諾數(shù)相等也不可能實現(xiàn)。二、傅汝德假定1、總阻力可分為獨立的二部分，一為

僅與

有關(guān)；另一為

與

合并后的剩余阻力，僅與

有關(guān)，且適用比較定律。

2、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。——平板假定§1.4傅汝德假定作用：如果滿足傅汝德數(shù)相等組織船模試驗，同時運用傅汝德假定，可以將實驗結(jié)果換算得到實船在相應(yīng)速度時的阻力。

實船阻力：

比較定律

船模剩余阻力

——傅汝德?lián)Q算關(guān)系§1