哈工程船院畢業(yè)設(shè)計(jì)答案(30題)

1、1 流體力學(xué) 1. Bernoulli X 衛(wèi)Z C 方程2g 的物理含義（P70）: 2 gz c 該式是重力場中不可壓縮理想流體定常流動(dòng)的伯努利方程, 量流體的動(dòng)能、壓力能和位勢能，方程右邊常數(shù)表示總能量為一常值。該式兩端都除以 g后，各 項(xiàng)均代表“某種高度”，依次是：速度高度（流體質(zhì)點(diǎn)在真空中以初速度 V鉛垂向上運(yùn)動(dòng)能達(dá)到 的高度）、壓力高度（液柱底面上壓力為 p時(shí)的高度）位置高度（質(zhì)點(diǎn)在流線上的位置） 。 2 v 及其各項(xiàng)的物理意義（p151）: NS方程。各項(xiàng)代表單位質(zhì)量流體上的力，左端依次代表局部慣性力 、遷移慣性力（非均勻場引起的），等式右端依次是質(zhì)量力、壓力的合力和 h匸 4.

2、 管內(nèi)局部阻力 2g的產(chǎn)生原因和物理含義（p175）: 流體通過管路中各種部件時(shí)，由于周圍流動(dòng)的旋渦、轉(zhuǎn)向或撞擊引起的能量損失，是由于管路幾 何形狀的變化造成的，發(fā)生在局部。Z為局部損失系數(shù)由試驗(yàn)測得。 V （特征流速見上問） 5. 附加質(zhì)量系數(shù) 所表示的物理意義（P123）: 整個(gè)流場的動(dòng)能等于質(zhì)量為入的流體以物體速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能。廣義的附加質(zhì)量系數(shù)入 ij , 表示物體沿j方向引起的i方向的附加質(zhì)量。 6試述速度邊界層的基本特征（p192）: 物體表面的流體速度為 0，在離開物體很小的距離處，流體速度迅速增大至均勻流動(dòng)。 7試述邊界層分離后產(chǎn)生的結(jié)果或現(xiàn)象（ p211）: 由于存在逆

3、壓梯度區(qū)和壁面及粘性對流動(dòng)的阻滯，邊界層會(huì)產(chǎn)生分離 ，即下游流體在逆壓梯度作用 下發(fā)生倒流，其堆積和倒流使回流流體把從上游來的流體擠出物面，使邊界層內(nèi)流體脫體。 8. 說明Newt on 和非Newt on流體的區(qū)別（p19）: 牛頓流體的粘性系數(shù)為常數(shù)且滿足牛頓內(nèi)摩擦定律（T =du/dy）; m du 非牛頓流體的剪切應(yīng)力和變形速率之間不滿足線形關(guān)系（近似關(guān)系T =K dy ）。 9. 說明無因次數(shù) Re的物理意義（p182）: Re數(shù)是慣性力與粘性力量級之比， Re=UoL/v,反映了流體粘性的影響（ Re數(shù)愈大，粘性影響 越??；反之，Re數(shù)愈小，粘性則起主導(dǎo)作用）。 10說明無因次數(shù)

4、Fr的物理意義（p182）: V2 P 2 v (v )v 2. NS方程 t 該式是粘性不可壓縮流體的 （非定常流動(dòng)引起的） 粘性力。 hf 丄V1 d 2g的產(chǎn)生原因和物理含義（p174）: 入是沿程損失系數(shù)（是雷諾數(shù)和相對粗糙度的函數(shù)） 3.管內(nèi)沿程阻力 由于粘性摩擦力產(chǎn)生。 ，l是沿程管道長度，d 左邊各項(xiàng)代表單位質(zhì) 3 Fr 數(shù)是慣性力與重力量級之比， Fr2=U02（gl） ，在討論水波現(xiàn)象和興波阻力時(shí)比較重要。 11. 說明無因次數(shù) Ma 的物理意義（ p183 ）： 空間某一點(diǎn)處的 Ma數(shù)定義為當(dāng)?shù)氐牧魉?V與聲速a之比，Ma=V / a,反映了流體的壓縮性，考 慮壓縮相似性時(shí)

5、須保證 Ma 數(shù)相等，如高速飛機(jī)和導(dǎo)彈的氣動(dòng)力性能。 12. 說明粘性內(nèi)摩擦力 產(chǎn)生的原因（ p17）： 兩層流體間分子的吸引力 兩層流體間分子的動(dòng)量交換。對于液體，主要取決于前者；對于氣體，主要取決于后者。 13. 說明雷諾湍流應(yīng)力 pij 產(chǎn)生的原因（ p163）： 源于非線性的遷移慣性力項(xiàng),它在物理上表示了由于湍流脈動(dòng)引起的單位面積上的動(dòng)量輸運(yùn)率, 這種動(dòng)量的輸運(yùn)表現(xiàn)為湍流應(yīng)力；從能量來看,平均流不斷地對脈動(dòng)流輸送能量,從而維持湍流 的脈動(dòng)。湍流應(yīng)力是和平均流關(guān)聯(lián)的。 14. 試述機(jī)翼升力產(chǎn)生原因（ p221 ）： 當(dāng)機(jī)翼具有一定的攻角時(shí),機(jī)翼兩面的流線是不對稱的,背流面上的流線密、速度

6、大、壓力小, 為吸力面；迎流面上的流線稀、速度小、壓力大,稱為壓力面。兩面上的壓差力即為升力。 15. 鄧亞萍打出?。ㄉ希┬蚝拖鳎ㄏ滦┣驎r(shí),乒乓球的運(yùn)動(dòng)軌跡不同,解釋其力學(xué)機(jī)理： 上旋球與下旋球的進(jìn)攻角度不一樣,也就是攻角不一樣,一個(gè)產(chǎn)生升力,一個(gè)產(chǎn)生下洗速度。 16. 船舶在靠岸或兩船并行時(shí),操縱船舶非常困難或危險(xiǎn)性很大,是什么原因？ 機(jī)翼理論：速度大,壓力小,速度小,壓力大,中間形成吸力面。 17. 什么叫水力光滑管（ p167）： 管壁的絕對粗糙度&小于層流底層的厚度3時(shí)，層流底層以外的湍流區(qū)完全感受不到管壁粗糙度的 影響,流體好像在完全光滑的管子中流動(dòng)一樣。這種管道稱為“水

7、力光滑管” 。 18. 什么是流體質(zhì)點(diǎn)（ p16 ）： V*內(nèi)所有流體分子組成的流體團(tuán)為流體質(zhì)點(diǎn)， V*是能夠給出（各物理性質(zhì)，如密度、溫度） 穩(wěn)定平均值的最小單位。 19. 試述機(jī)翼失速后的現(xiàn)象（ p42）： 當(dāng)攻角增大至某一值時(shí),機(jī)翼背面尾渦區(qū)過于擴(kuò)大,旋渦的脫落和運(yùn)動(dòng)使機(jī)翼產(chǎn)生劇烈的振動(dòng), 同時(shí)升力迅速降低,阻力急劇增大。 20. 試述流線的定義（ p50）： 流線是速度場的矢量線，在任意時(shí)刻 t,它上面任一處曲線的切向量 dr=dxi+dyj+dzk都與該點(diǎn)的 速度向量 v（x,y,z,t） 相一致。 21. 氣體和液體的粘性系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律有什么不同？ 隨著溫度的升高,液體的粘性

8、系數(shù)會(huì)下降,氣體的粘性系數(shù)會(huì)升高。 22. 試寫出靜力學(xué)基本方程,并解釋其含義。 P P0+ h ,它反映了重力場中不可壓縮靜止流體的壓力分布規(guī)律。由靜力學(xué)基本方程可以看出： 在重力場中,不可壓縮的靜止流體的壓力分布是呈線性的,隨深度呈線性增加。 靜止流體中一點(diǎn)的壓力 p由兩部分組成：一是通過自由面均勻傳遞的壓力 po；二是由重力產(chǎn)生 的壓力 h ,等于單位地面積上高度為 h 的流體住重量 在同一種流體（=const）的連通域中，由同一深度流體質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的平面即為等壓面， 即水平面為等壓面。 23. 粘性流動(dòng)是層流還是湍流的判據(jù)。 臨界雷諾數(shù)，大于臨界雷諾數(shù)（2300）為湍流，否則為層流4 24

9、. 根據(jù)海姆霍茲速度分解定理，流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)由哪三部分組成？ 流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)由平移、旋轉(zhuǎn)和變形（包括線變形和角變形）三種形式組成。而這種旋 轉(zhuǎn)與變形源于流體速度的不均勻性。 25. 什么是勢流？ 滿足拉普拉斯方程的流場（即不可壓縮無旋流場） 26. 根據(jù) h一將水波分為三類，分別為：無限深、有限深、長波其區(qū)別范圍為:h/ 1/2; 1/20h/ 1/2; h/ M計(jì) 23，舉例說明船體結(jié)構(gòu)中什么是縱向構(gòu)件，什么是橫向構(gòu)件？它們對船體總縱強(qiáng)度的貢獻(xiàn)有 何不同？ 答：構(gòu)件長邊平行與船長方向的稱為縱向構(gòu)件，如，縱桁、縱艙壁、縱骨、外板、甲板板等。 它們承受總縱彎曲正應(yīng)力。 構(gòu)件長邊垂直于船長方向的稱

10、為橫向構(gòu)件， 如橫艙壁、 肋骨、肋板、 橫梁等。它們主要起著保證船體剛度的作用。 24，在船體橫剖面內(nèi)，最大的總縱彎曲正應(yīng)力與剪應(yīng)力分別發(fā)生在何處？ 答：最大的總縱彎曲正應(yīng)力：距中性軸最遠(yuǎn)處； 最大的剪應(yīng)力：中性軸處。 25，簡述關(guān)于上層建筑參與總縱彎曲計(jì)算的“組合桿”理論的基本原理。通常在什么情況下 需要采用這一理論？ 答：基本原理：上建與主體作為兩根不同的梁，各自遵循“平斷面”假設(shè)，且彼此滿足變形協(xié) 調(diào)條件。 在計(jì)算上建應(yīng)力分布時(shí)， 可先按其完全參與總彎曲計(jì)算， 若不滿足強(qiáng)度條件， 可按組合理論計(jì) 算，這樣偏于安全。 26，舉例說明：在船體結(jié)構(gòu)的局部強(qiáng)度計(jì)算中，如何應(yīng)用“相對剛度分析”來合

11、理的簡化計(jì) 算構(gòu)件的邊界條件？ 答：支持構(gòu)件的剛度小于被支持構(gòu)件的剛度時(shí)， 按自由支持計(jì)算； 支持構(gòu)件的剛度大于被支持 構(gòu)件的剛度時(shí)，按剛性固定端計(jì)算。如肋骨和肋板的自由自持，肋骨和甲板的剛性固定。 27，如果需要在船體甲板上開一個(gè)尺寸一定的矩形孔，那么可以考慮采取哪些措施來降低應(yīng) 力集中？ 答：在直角處采用較大圓??；使矩形長邊沿船長方向； 在艙口附近增加板厚； 采用高 強(qiáng)度材料。 28. 在海洋平臺的強(qiáng)度計(jì)算中，選用不同波理論的主要依據(jù)是什么？ 答：根據(jù)海洋平臺的工作水深（主要） ，計(jì)算用途與計(jì)算精度等要求，選用不同的波理論（艾 里波、 Stokes 高階波、橢圓余弦波、孤立波） 。 29，

12、半潛式平臺的結(jié)構(gòu)分為哪幾部分，其中那一部分是平臺結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)？ 答：上層平臺、下浮體、立柱、撐桿。其中撐桿最弱。 30，對于具有桁架式樁腿的自升式平臺，在總體強(qiáng)度分析和樁腿局部強(qiáng)度分析中，樁腿的模 型化有何不同？ 答：總體強(qiáng)度分析中：樁腿的模型化為相當(dāng)桿件； 局部強(qiáng)度分析中：樁腿的模型化為空間剛架。 阻力與推進(jìn) 1、試述淺水域和深水域中船舶興波的不同 深水中興波的波幅隨航速增加而增大，但是凱爾文角不隨航速而變，淺水中隨著航速的增大， 不僅興波波幅發(fā)生變化，凱爾文角也發(fā)生變化。 2、完整敘述利用基爾斯方法確定船舶剩余阻力的步驟 1、確定棱形系數(shù)，寬度吃水比等船型參數(shù)，查 3 相關(guān)圖譜分別確定設(shè)

13、計(jì)船和母型船的剩余阻力修正 15 系數(shù)K1、K2、K3，進(jìn)而確定修正設(shè)計(jì)船剩余阻力系數(shù)的修正系數(shù) K。 2、 由公式Cr=KCr 計(jì)算得出設(shè)計(jì)船剩余阻力系數(shù)，其中 Cr 為母型船剩余阻力系數(shù)。 3、 若船舶排水量、 船舯橫剖面系數(shù)、棱形系數(shù)以及船寬和吃水比不變，試論述船長增加對船舶阻力 的影響 在一定長度后，船長增大，摩擦阻力增大；剩余阻力下降；對低速船而言，隨船長的增大總阻力 不斷增大；對高速船而言，船長較短時(shí)，船長增大，剩余阻力下降相當(dāng)明顯，剩余阻力減小值大于 摩擦阻力增大值，因而總阻力減小相當(dāng)明顯，隨著船長的繼續(xù)增大，剩余阻力下降漸趨緩慢，總阻 力的減小趨勢也減緩，達(dá)到某一長度后，總阻力

14、為最小值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步增大船長，總阻力反 趨增大。 4、 若船舶的排水量、長度、船舯橫剖面系數(shù)和棱形系數(shù)不變，試分析船寬和吃水比變化對船舶阻力 的影響 對摩擦阻力影響很??； 在某些速度段 B/T 變小時(shí)剩余阻力趨于減小， 但是有的速度段 B/T 減小時(shí)， 剩余阻力大；對總阻力影響不大。 5、 敘述基于傅汝德假設(shè)確定船舶阻力的步驟 1、 由相當(dāng)平板理論確定船體摩擦阻力； 2、 利用船模法或剩余阻力近似估算法確定剩余阻力； 3、 船體摩擦阻力和剩余阻力相加確定船體總阻力。 6、 敘述基于休斯觀點(diǎn)確定船舶阻力的步驟 1 、由相當(dāng)平板理論確定船體摩擦阻力； 2、 由船模實(shí)驗(yàn)方法確定形狀因子 K；

15、3、 由模型試驗(yàn)或理論計(jì)算或近似估算方法確定船舶興波阻力； 4、 摩擦阻力，形狀阻力和興波阻力相加獲得總阻力。 7、 興波阻力是怎樣產(chǎn)生的，主要與那些船型參數(shù)和船型主尺度有關(guān) 由于船體興波導(dǎo)致船體前后壓力分布不對稱而產(chǎn)生船舶運(yùn)動(dòng)相反方向上的壓差力，即興波阻力。 （或者從能量的觀點(diǎn)，因興波要消耗能量，船體要對水做功，根據(jù)作用力與反作用力的原理，水 對船體作用的反作用力的水平分量就是興波阻力。 ） 影響最大的船型參數(shù)是船長和棱形系數(shù)。 8、 試敘述海軍系數(shù)法確定船舶阻力的步驟 1、 確定設(shè)計(jì)船排水量，與母型船對應(yīng)的航速。 2、 根據(jù)海軍部系數(shù)，由母型船的排水量，航速和有效馬力即可確定設(shè)計(jì)船的有效馬

16、力。 9、 船模試驗(yàn)中為什么不能同時(shí)滿足雷諾數(shù)和傅汝德數(shù)相等 雷諾數(shù)和傅汝徳數(shù)得出的船模的拖曳速度是相矛盾的。 10、 粘性阻力包括那些成分，這些阻力成分通常由那些方法確定 粘性阻力包括粘壓阻力和摩擦阻力。16 粘壓阻力由巴普米爾粘壓阻力系數(shù)估算公式確定。 工程中，因粘壓阻力在船體總阻力中占有的比 重較小，同時(shí)在阻力確定中也很難將其從船體總阻力中分離出來，因此常將粘壓阻力合并到摩擦阻 力或興波阻力中一并確定。 摩擦阻力由相當(dāng)平板理論確定。 （假設(shè)具有相同長度，相同運(yùn)動(dòng)速度和濕表面積的船體與平板的 摩擦阻力相同） 11. 船舶運(yùn)動(dòng)大致可劃分為哪三種典型航態(tài)，是如何劃分的？ 1） 排水航行狀態(tài) F

17、r 1.0 2） 過渡狀態(tài) 1.0 Fr 3.0 12. 有利干擾和不利干擾主要和那些參數(shù)有關(guān) mL=n入+q入 n是正整數(shù)，q是正分?jǐn)?shù)，m是系數(shù)（與弗勞德數(shù)和船型有關(guān)） 1） q=0不利干擾 2） q=0.5有利干擾 3） q為任意分?jǐn)?shù)時(shí)一般干擾 13. 船體艏艉形狀和尺度不變情況下加長平行中體，從船舶阻力角度重點(diǎn)應(yīng)考慮那些問題？ 14. 簡述許立汀中間速度法確定有限水深阻力的步驟。 1） 若已知深水阻力曲線 Rt汽繪制摩擦阻力曲線 Rf 如圖。過 UR作U軸的垂線，分別交深水 阻力曲線和摩擦阻力曲線于點(diǎn) A、B，線段AB的長度即表示深水中速度為 U 的船舶剩余組立 Rr 2） 由已知水深h

18、及U計(jì)算F r h=U/根號下（gh），查得Ui/U 得中間速度 Ui 3） 過Ui作U軸的垂線交Rf曲線于C點(diǎn)，由C點(diǎn)向上延長至D，去CD等于AB，得潛水中Ui 定速度對應(yīng)的剩余阻力 Rr值 4） 由已知Ui值和【根號下（Am ）】/h,查得Uh 5） 過Uh點(diǎn)作垂線至F，取摩擦阻力等于 Ui對應(yīng)的無限水深摩擦阻力 Rf,再將垂線向上延伸 E點(diǎn), 使FE=CD，即得水深為h的淺水域中航速為 Uh的組立Rth 15. 三體船為什么可以降低船舶阻力，試分析之。 不僅可以通過增大單個(gè)片體的長寬比來降低興波阻力，同時(shí)還可以通過片體撿的有利興波干擾來降 低興波阻力 16何謂螺旋的盤面比？ 伸張面積或展

19、開面積與盤面積之比稱為盤面比。 伸張面積：螺旋槳各葉伸張輪廓所包含的面積之總和稱為伸張面積。 展開面積：螺旋槳各葉展開輪廓所包含的面積之總和稱為展開面積。 17. 空泡數(shù)是如何定義的，請解釋各參數(shù)含義。 2 ， P0為流體壓力，Pv為飽和蒸汽壓力， 為流體密度，V0為水的流速。 18. 什么是螺旋槳的滑脫，它的大小表示什么？ 螺距與進(jìn)程之差稱為滑脫，它的大小表示槳葉剖面（葉元體）的攻角大小，即負(fù)荷 的大小。 19. 簡述伴流的定義、成因及分類 定義：船在水中以某一速度向前航行時(shí)，附近的水受到船體的影響而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，其表 現(xiàn)為船體周圍附著一股水流，這股水流叫伴流。17 成因：（1）船身周圍的流線運(yùn)

20、動(dòng)； （2）水的粘性作用；（3）船舶的興波作用。 分類：形勢伴流、摩擦伴流、波浪伴流。 20請解釋尺度效應(yīng)。 因雷諾數(shù)不同而對螺旋槳性能的影響稱為尺度效應(yīng)。 （敞水試驗(yàn)時(shí)，螺旋槳的進(jìn)速系數(shù)和雷諾數(shù)不能同時(shí)相等，只能使雷諾數(shù)大于某一臨 界值，這樣槳模和實(shí)槳的雷諾數(shù)就不相等，由此引起的性能差異稱為尺度效應(yīng)。 ） 21簡述空泡試驗(yàn)的相似條件 螺旋槳與模型的進(jìn)速系數(shù)和空泡數(shù)相等。 如幾何相似的螺旋槳進(jìn)速系數(shù)相等，則對應(yīng)點(diǎn)處的速度成比例，減壓系數(shù)相等，如兩者空泡數(shù)相 等，對應(yīng)點(diǎn)處的減壓系數(shù)與空泡數(shù)的關(guān)系一致，即模擬了空泡現(xiàn)象。 22何謂螺旋槳的初步設(shè)計(jì)問題？ 對于新設(shè)計(jì)的船舶， 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書對船速的要

21、求設(shè)計(jì)出最合適的螺旋槳， 然后由螺旋槳的轉(zhuǎn)速 及效率決定主機(jī)的轉(zhuǎn)速與馬力， 并據(jù)此訂購主機(jī)。 23 根據(jù)螺旋槳葉元體的效率表達(dá)式分析其各影響因素。 葉元體的效率=周向誘導(dǎo)效率蔣由向誘導(dǎo)效率刈十元體的結(jié)構(gòu)效率。 故其影響因素有：軸向誘導(dǎo)速度、周向誘導(dǎo)速度（速度越大，效率越低） ，推力負(fù)荷系數(shù)（推力 增加，效率降低） 、漿盤上的半徑即盤面積（盤面積增加，效率增高） ，葉元體的阻升比和水動(dòng)力螺 距角（阻升比越小，效率越高） 。 24螺旋槳的設(shè)計(jì)問題是如何分類的，各種螺旋槳設(shè)計(jì)問題分別適用于什么情況下的工程問題？ 螺旋槳的設(shè)計(jì)分為初步設(shè)計(jì)和終結(jié)設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)適用于由船速要求確定最合適的螺旋槳，然后 由

22、螺旋槳的轉(zhuǎn)速及效率決定主機(jī)的轉(zhuǎn)速與馬力，并據(jù)此訂購主機(jī)。終結(jié)設(shè)計(jì)適用于主機(jī)馬力和轉(zhuǎn)速 決定以后，求所能達(dá)到的航速及螺旋槳的尺度。 25船舶推進(jìn)系數(shù)中包含哪些效率成份，各有什么物理意義？ 推進(jìn)系數(shù)包含四個(gè)效率成分： 傳遞效率：表示主機(jī)到螺旋槳的機(jī)械損耗； 敞水效率：表示螺旋槳自身的效率； 相對旋轉(zhuǎn)效率：表示伴流的不均勻性對轉(zhuǎn)矩的影響； 船身效率：表示船體與螺旋槳之間的影響。 26. 船身效率的定義 船之有效馬力 PE 與螺旋槳推功率 PT 的比值 27. 敞水螺旋槳效率的大致范圍是多少？ 28. 螺旋槳的性能主要由什么位置的槳葉切面決定？ 29. 何謂螺旋槳的終結(jié)設(shè)計(jì)問題？ 主機(jī)馬力和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定后，求所能打到的航速及螺旋槳的尺度。具體講：已知主機(jī)馬力 Ps、轉(zhuǎn)速n和 有效馬力曲線，確定所能達(dá)到的最高航速 V、螺旋槳的直徑 D、螺距比P/D及效率n 0 30. 船體和螺旋槳的相互影響可以通過哪些系數(shù)聯(lián)系起來？如果選取的這些系數(shù)過大或過小會(huì)有哪 些不利影響？ 伴流和推力減額 船舶設(shè)計(jì)原理 1. 分析船的實(shí)際吃水大于設(shè)計(jì)吃水 ,原因可能有哪些