船模阻力试验PPT.ppt

* *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 1 1 第七章 船模阻力试验 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 拖曳试验依据、设备和方法拖曳试验依据、设备和方法 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 2 2 一、船模阻力试验的依据 1、全相似 fr、re相等 无法实现 2、 粘性相似 rem=res vmlm/m = vsls/s m s vm = vs 难以实现 3、重力相似 frs=frm 可行 4、结论：部分相似（fr）+ 假设（傅汝德、休斯） 二、船模试验池 1、任务：拖曳、自航、适航性等试验 2、拖车式拖车式船模试验池 优点：船模尺度比较大，尺度效应小，准确性高 试验内容多流线观察、敞水试验、自航试验、部分耐波性试验、部 分操纵性试验、强度和振动方面的试验 、水下实验 缺点：拖车和轨道要求高、设备复杂、造价高。 7.1 拖曳试验依据、设备和方法 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 拖曳试验依据、设备和方法拖曳试验依据、设备和方法 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 3 3 3、重力式重力式船模试验池 优点：水池小、设备简单、造价低 缺点：船模尺度小、尺度效应大、误差偏大 实验内容单一 7.1 拖曳试验依据、设备和方法 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 拖曳试验依据、设备和方法拖曳试验依据、设备和方法 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 4 4 三、船模阻力试验方法和内容试验方法和内容 1、试验准备 船模制作（木模、蜡模）几何相似、表面光洁 安置人工激流丝称重配压载、调浮 2、阻力数据测试 物理量：速度、阻力、纵倾、升沉、浸湿长度 方法：（1）船模速度：拖车速度（测速轮） （2）阻力测量：阻力仪 a、机械式阻力rtm由砝码重力w平衡。 w rbplpsin=rtm ra rtm = rb w/ra plpsin/ ra 记录w、 可得rtm 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 拖曳试验依据、设备和方法拖曳试验依据、设备和方法7.1 拖曳试验依据、设备和方法 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 5 5 b、电测式 力传感器阻力变化传感器信号变化 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 拖曳试验依据、设备和方法拖曳试验依据、设备和方法7.1 拖曳试验依据、设备和方法 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 6 6 （3）船模纵倾角和重心升沉测量 （4）浸湿面积和湿长度确定 排水型 与静浮态一致 滑行艇 目测、摄像 （5）流线测量 涂油漆、安丝线 + 水下摄影 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 拖曳试验依据、设备和方法拖曳试验依据、设备和方法7.1 拖曳试验依据、设备和方法 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 7 7 3、船模与实船阻力换算 （1）傅汝德换算 rts = rfs +rts = rfs +（rtm-rfmrtm-rfm） 3 3 s/ s/ mm cts=cfs+crm=cfs+ cts=cfs+crm=cfs+（ctm-cfmctm-cfm） c=r/0.5 c=r/0.5 v v 2 2 s s （2）三因次换算（休斯法）（1+k）法） ctscts = = ctmctm - -（1+k 1+k）（）（cfmcfm- -cfscfs） + + cfcf 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 拖曳试验依据、设备和方法拖曳试验依据、设备和方法7.1 拖曳试验依据、设备和方法 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 8 8 一、表达目的与要求 目的：阻力换算；比较船型阻力性能优劣 基本要求：无量纲化； 以fr数及类似形式为速度参数； 阻力与速度间函数便于换算。 二、表达方法 1、泰洛表达法及其换算关系 速度参数fr（或v/l0.5）； 阻力 rt/（或 rr/或cr） 7.2 船模阻力数据表达 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 船模阻力数据表达船模阻力数据表达 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 9 9 （1）rr/对fr的表达形式 船模数据用 rrm/m对fr的表达； 实船阻力： r r ts ts / / s s = = r r fs fs / / s s + + r rrs rs / / s s （2）rt/对fr的表达形式 船模数据用 rtm/m对fr的表达； 实船阻力： r r ts ts / / s s = = r r fs fs / / s s + + r rrs rs / / s s 相应速度时：r rrs rs / / s s = = r rrm rm / / m m = r = rtm tm / / m m - - r r fmfm / / m m 所以 r r ts ts / / s s = r = rtm tm / / m m - - （ r r fmfm / / m m - - r r fs fs/ / s s ） 又因为： rfrfm m / / m m = = c cfm fm 0.5 0.5 m m v vm m 2 2 s s mm / / m m g g mmcbl cblm m b b mm t t mm =0.5 =0.5 s sm m c c fmfm fr fr 2 2 / / c c b bb b mm t t mm 7.2 船模阻力数据表达 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 船模阻力数据表达船模阻力数据表达 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 1010 同样： r rfs fs / / s s = = 0.5 0.5 s s s s （ c cfs fs + + c c f f ）frfr 2 2 / / c c b bb bs st ts s 几何相似船模：0.5 0.5 s sm m / / c c b bb b mm t t mm= = 0.5 0.5 s s s s / / c c b bb bs st ts s 所以有： r rts ts / / s s = r= rtm tm / / m m - - （ c c fmfm - - c c fs fs - - c c f f ）0.50.5s s s s frfr 2 2 / /c c b bb bs st ts s 用rr/fr2对fr形式表达 r r ts ts / / s s frfr2 2 = r = rtm tm / / m mfr fr 2 2 - - （ c c fmfm - - c c fs fs - - c c f f ）0.50.5s s s s / /c c b bb bs st ts s 7.2 船模阻力数据表达 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 船模阻力数据表达船模阻力数据表达 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 1111 2、傅汝德圆圈系数表达法及其换算 （1）船体几何尺度系数船体几何尺度系数 长度系数 m =l/m =l/1/3 1/3，宽度系数 b = b/ b = b/1/3 1/3， 吃水系数 d =t/d =t/1/3 1/3，湿面积系数 s = s/ s = s/2/3 2/3 相似船模和实船，相应系数相等 （2）速度表达系数速度表达系数 i、 p p ii、k k = v/ = v/（ g g 1/31/3 /4 /4 ）1/2 1/2 = = （ 4 4 /g/g）1/2 1/2 v/ v/ 1/61/6表示v与波长为 1/31/3/2 /2的波速之比 iii、 l = l = （ 4 4 /g/g）1/2 1/2 v/ v/ l l1/2 1/2 表示 v与波长为l l/2 /2的波速之比 （3）阻力表达系数阻力表达系数 c =c =（rtrt/ / ）（ ）（1000/ k 1000/ k 2 2 ） f = f = （rfrf/ / ）（）（1000/ k 1000/ k 2 2 ） r = r = （rrrr/ / ）（）（1000/ k 1000/ k 2 2 ） 7.2 船模阻力数据表达 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 船模阻力数据表达船模阻力数据表达 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 1212 7.2 船模阻力数据表达 c 与 ct= ct= rtrt/0.5/0.5 v v2 2 s s均可表示总阻力特征 c /ct=125 s /c /ct=125 s / 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 船模阻力数据表达船模阻力数据表达 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 1313 换算关系 ctscts= =cfscfs+ +crmcrm= =cfscfs+ +（ctmctm- -cfmcfm）+ + cfcf= = ctmctm- -（cfmcfm- - cfscfs - -cfcf） 用 c 代入： c s = c m - c s = c m - 125 s 125 s （cfmcfm- - cfscfs - -cf cf） / / 3、比较不同船型的阻力性能 （1）傅汝德表达法 （2）泰洛表达法 用于l、v确定比较船型 （、v给定时， 用傅汝德法） 7.2 船模阻力数据表达 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 船模阻力数据表达船模阻力数据表达 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 1414 一、试验本身的影响因素 1、试验假设引起的误差 2、试验本身引起的误差 3、试验设备引起的误差 二、尺度效应 re小 层流 措施：人工激流法 表面粗糙激流法；激流杆法；激流丝法；小钉激流法 7.3 影响试验结果的因素 船舶阻力船舶阻力第七章船模阻力试验第七章船模阻力试验 影响试验结果的因素影响试验结果的因素 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 1515 船舶阻力与推进（阻力） 第七章 模型试验 * *江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞张瑞瑞 1616 船舶阻力与推进 船舶阻力部分 * *江苏