船舶阻力第一章.

1、船舶阻力與推進(jìn)船舶阻力與推進(jìn)-船舶阻力部分船舶阻力部分第一章第一章 緒論緒論1.1 船舶快速性及研究方法船舶快速性及研究方法一、船舶快速性一、船舶快速性 1、： 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。 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。船舶性能：船舶性能：浮性、穩(wěn)性、抗沉性、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）：研究船體在運動過程中所受到的各 種阻力問題。（2）：研究克服船體阻力的推進(jìn)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

2、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)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 CFD STARCD、FLOW-3D、CFX、FLUENT三、研究方法三、研究方法1.1 船舶快速性及研究方法船舶快速性及研究方法wRfRpvR1.2 船舶阻力的分類及阻力曲線船舶阻力的分類及阻力曲線 一、阻力劃分一、阻力劃分裸船體阻力船體阻力船體阻力 靜水水阻力附體阻力船舶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二、船體阻力的成因及分類1、船體阻力的成因 波浪 現(xiàn)象 邊界層（粘性）旋渦（曲度驟變處） （旋渦阻力）靜水阻力 ：由興

3、波引起的壓力分布改變所產(chǎn)生的阻力。 ：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。：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。1.2 船舶阻力的分類及阻力曲線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： twfpvRRRR2、船體阻力分類tfpRRRtwvRRRvfpvRRR1.2 船舶阻力的分類及阻力曲線船舶阻力的分類及阻力曲線 3、阻力關(guān)系： 摩擦

4、阻力 船體阻力 4、各部分所占船體阻力比重 fRvRpvRpRwR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船舶阻力的分類及阻力曲線三、阻力曲線和有效功率曲線三、阻力曲線和有效功率曲線1、影響阻力主要因素 航速航速 船型船型 外界條件外界條件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()tsRf VePetsPRVePtRsV1.2 船舶阻力的分類及阻力曲線船舶阻力的分類及阻力曲線 四、速度參數(shù)的表達(dá)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）:/V m s/km h(/ )nmile h(11.8

5、52)nmilekm11.852/0.5144 /knkm hm ssrVFgLsVL(;)sVkn Lft0.2977/rsFVLseV LR1.2 船舶阻力的分類及阻力曲線船舶阻力的分類及阻力曲線 1.3 阻力相似定律阻力相似定律一、粘性阻力相似定律一、粘性阻力相似定律雷諾定律雷諾定律 取 為基本量 定律： 粘性阻力系數(shù) 根據(jù)定律 ( , , , )vRL v 12、22vRvL vL221/vRvL2/0.5vvRv SC2/1 /evLR12 2/0.51/vveeCRv SRf R,L v 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；

6、（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。雷諾定律雷諾定律2/ 0.5ffeCRv SfRfC1.3 阻力相似定律阻力相似定律 二、興波阻力相似定律二、興波阻力相似定律傅汝德定律傅汝德定律 取 為基本量 定律： 興波阻力系數(shù) 傅汝德數(shù) 根據(jù)定律 12、 22vRvL 1TLv 112gvTLv221/wRv L2/0.5wwRv SC21222/1 /rgv LgLvF/rFvgL12 22/0.51/wwrrCRv SFf F( , , , )wRL v g , ,L v1.3 阻力相似定律阻力相似定律 對于給定船形的興波阻力系

7、數(shù)僅是與對于給定船形的興波阻力系數(shù)僅是與傅汝德傅汝德數(shù)數(shù) 有有關(guān)，當(dāng)兩船傅汝德數(shù)相等時，興波阻力系數(shù)關(guān)，當(dāng)兩船傅汝德數(shù)相等時，興波阻力系數(shù) 必相等。必相等。 2、傅汝德比較定律、傅汝德比較定律 形似船在相應(yīng)速度時（或相同形似船在相應(yīng)速度時（或相同F(xiàn)r時）單位排水量時）單位排水量興波阻力必相等。興波阻力必相等。 因為：相應(yīng)速度 /wsswmmRR rmrsFF/mmssvg Lvg L/mssmsvvLLv1、傅汝德、傅汝德定律定律1.3 阻力相似定律阻力相似定律由傅汝德定律 因為： 形似船形似船 相應(yīng)速度相應(yīng)速度 /wsswmmRR 2222/ 0.5/ 0.5/wmwswmmmmwssssw

8、swmsssmmmCCRvSRv SRRv SvS22/smvv2/smSS223/wswmsssmmmwmsmRRv SvSR/wmsmsmwmsmRR1.3 阻力相似定律阻力相似定律 三、船體總阻力相似定律三、船體總阻力相似定律全相似定律全相似定律 取 為基本量 定律： 總阻力系數(shù) vL123、 22tRvL 1TLv 112gvTLv221/tRv L2/0.5ttRv SC2/1 /evLR(,)R tLvg,L v123/1/rgvLF1.3 阻力相似定律阻力相似定律根據(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)，諾能使實船與船模實船與船模的 和 同時相等全相似全相似 （形似船）

9、（形似船） 全相似定律全相似定律 滿足全相似條件，實船與船模的總阻力系數(shù)為一常數(shù)123 、22/0.51/,1/tterCRv SRF,erfRFrFeR1.3 阻力相似定律阻力相似定律 一、實現(xiàn)全相似的條件一、實現(xiàn)全相似的條件 和 同時相等，則必有： （1）若假定縮尺比 則則 不可能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(jìn)行試驗 不切實際不切實際 rmrsFF/mmssvgLvgL22/msmsvvLLReRems/mmmsssvLvv Lv222(/)(/)mssmmsvvLLvv32/msmsvvLL/3 6smLL/ 216ms

10、vvmsvvmsLLFrRe1.4 傅汝德假定傅汝德假定 * 全相似難以實現(xiàn)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)。能實現(xiàn)。 二、傅汝德假定二、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fReRpvRwRrRrF1212,()(),()tererferrRfRFfRfFRfRRfF1.4 傅汝德假定傅汝德假定作用：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)系傅汝德?lián)Q算關(guān)系tsfsrsRRR/rsrmRRsm/tsfsrmRRRsmrmtmfmRRR3/(/)smsm3(/)tsfsrmtmfmsmRRRRR1.4 傅汝德假定傅汝德假定無量綱表示tsfsrsrsrmrmtmfmtsfsrmfstmfmCCCCCCCCCCCCCC2/0.5CRv S1.4 傅汝德假定傅汝德假定 問題問題： 割裂了 和 間的