第二篇第5章船模阻力试验ppt.ppt

5 1 1船舶模型阻力试验的目的，试验设备概述，1，船舶模型阻力试验的目的1。船型研究通过船型阻力试验比较不同船型阻力性能的优缺点。2.设计船舶的阻力性能对具体设计的船舶的决定，通过船舶型号阻力试验应用设计推进器的实际船舶的有效功率计算。3.实际船舶性能预测4。系列船舶型号测试5。各种阻力成分测试研究6。附着电阻测试7，流线型测试脸8。航海状态研究、船舶模型阻力试验的目的、试验设备概述、第二，船舶模型试验池是进行船舶性能研究试验的重要设施，因此，普遍建立了各种船舶模型试验池。主要任务是测试船舶模型的牵引力、螺旋桨性能、自抗力和耐波性。船舶模型试验场根据拖动船舶模型的方式，可以分为拖车和重力式两种。船模型阻力测试的目的，测试设备概述，3，船模型阻力测试的依据可以通过第1条3的阻力相似规律知道：如果船模型和实际船都可以相似，即同时满足Re和Fr数的船模型测试结果可以直接获得实际船的总阻力，因此实际船的总阻力也可以准确确定。但实际上，船舶模型和实际船舶在Re，Fr，李秀全都符合相同的所谓整体相似条件，这实际上是不可能的。1.所有实现类似条件如果实际船舶和船模必须满足浮油数，例如雷诺数相同，则船模阻力试验的目的，试验设备概述，雷诺数和浮油数相同，则船模和实际船舶的长度和运动粘度系数在此处设定下标m，s分别表示船模和实际船舶的比率，如果设定与实际船舶模型(5 1)的比率， 测试池的介质粘度系数只有实际船舶导航介质的1，因此满足此样式实际上存在困难，船模阻力测试的目的，测试设备概述，船模阻力测试，水面船舶实际上保持重力相似条件，即Fr数相同。 测试是在类似的一些条件下获得的船舶模型阻力值，因此，为了获得适当的实际船舶总阻力，必须依赖特定的假设，如fu rude假设、Hughes假设等。特别要注意，船舶模型阻力测试不等于实际船舶的雷诺数，但实际船舶船体周围的边界层中流动的水是湍流状态，因此要求船舶模型测试时，边界层中流动的水也必须处于湍流状态。因此，船模测试中的雷诺数必须在上面，并在第一个5%Lm处安装了急流装置，以满足船模边界层的流动处于湍流状态。否则，由于层流影响，船模阻力测试的结果不能正确转换为实际船阻力，船模阻力测试的目的，试验设备概述，4，船模阻力测试方法，5 1，2船和实际船阻力转换，1，2次转换算法也称为浦路德交换算法。该方法在20世纪60年代以前被采用为世界各国船舶模型试验场的标准方式。l，bo rude假设船模型和实际船不能同时满足雷诺数和普鲁德数，因此，只有在船模型阻力测试实际上保持普鲁德数相等的情况下，才能执行船模型阻力测试。Fu rude假定(l)船体总阻力可分为两部分，以从船模测试结果中获得实际船舶的阻力。首先，摩擦阻力Rf仅与雷诺数相关。另一个是粘合电阻Rp，与兴波电阻Rw结合的剩余电阻Rr与fu rude数相关，比较定律应用如下：也就是说，假设船舶模型和实际船舶的阻力转换，以及(2)船体的摩擦阻力等子速度、等长度、动湿区域的板摩擦阻力，因此，平面摩擦阻力公式可以计算船体的摩擦阻力，这通常称为平板假设。2.如果傅如德法的转换关系符合傅如德的组织船模型试验数目，应用傅如德假设，测试结果可以转换实际船对相应速度的总阻力。实际船舶的总阻力可以根据比较规律用船舶模型和实际船舶的阻力转换来表示。其中下标m，s表示船舶模型和实际船舶的数据，考虑到剩余船舶阻力(5-9)，称为fu rude转换关系。显然，总阻力Rtm是通过船模试验得到的，并分别计算出在该速度下的船模和实际船模的摩擦阻力，然后得到在该速度下的总阻力。实际船舶船体表面相对粗糙，因此实际船舶摩擦阻力是船舶模型和实际船舶的阻力转换，其中Cf是粗糙度补贴系数，根据其他船长选择。船模摩擦阻力没有粗糙度问题，因为模具有“光滑表面”。傅鲁德转换关系也可以用无量纲形式表示，方程式(5-6)的两侧除以，就可以说是无量纲形式的剩余阻力。因为在那个速度下；世代相：实际船舶的总阻力Cts可以通过表达式(5-11)获得，然后计算总阻力。计算实例，已知船模型的湿面积Sm=9.936m2，水线长度Lm=7.229m，船模型测试测量的总阻力Rm=2.98kgf(29.2N)，实际船模型的尺寸比=24，速度Vs=12kn解决方案：vs=120.5144=6.173m/SLS=7.22924=173.5m与fu rude数的条件相同：计算示例，使用1957ITTC公式计算Cf，计算示例(5由于缺乏fu rude方法，近100年来，Fu rude提出的更改算法在全球测试池中被广泛采用，并在一些测试池中继续被采用。这是因为fu rude假定计算结果通常相当接近实际。但严格地说，普鲁德家并不完美或合理。首先，傅汝德将船体阻力分为互不相关的两个独立部分。有些只与重力或傅鲁德的数量有关；其他部分与粘性或雷诺数有关。两者的交互被忽略。事实上，这种影响存在，一方面，粘性继续消耗波浪能，另一方面，菱形引起的边界层改变了流线的形状，特别是船尾流线的变化更为重要，因此改变了船体的压力分布，影响了兴波阻力，另一方面，兴波的作用改变了湿区域的形状和大小，因水质点的轨道源运动而改变了水和船体的相对速度等，船模型和实线的阻力转换减少了在峰上的相对速度，在波浪上水的影响增加了Rwv是粘度对波阻的影响。但是，这种相互影响之间的问题研究得较少，一般认为影响小，工程应用程序忽略了这一问题，因为目前没有可靠的计算方法。第二，傅汝德认为，把兴波阻力和粘性压力阻力两个不同特性的阻力成分结合成剩余阻力，并符合傅汝德比较定律在理论上是不适当的。船舶模型和实际船舶阻力转换，最后。船体形状是相当复杂的三人二次物体，周围的流动情况与板块相比明显有差异。因此，如果用相当扁平的摩擦阻力代替船体的摩擦阻力，必然会有误差。fu rude假设有缺陷，但能更准确地满足实际项目的需要。原因是子：粘性阻力Rpv通常占总阻力中较小的比重，粘性阻力系数与Re几乎无关。也就是说，由于是近似常数，所以剩余阻力应用比较定律也没有太大的误差。因此，基于fu rude的假设的船舶模型阻力变更算法始终保持不变。由于船舶模型和实际船舶阻力转换，也称为1k的2，3人交换算法，结合粘滞电阻和波阻两种不同性质的力的傅rude方法在理论上不合适，并且存在实用的，特别是对于肥大线来说，Cf为负的情况等问题，因此在休斯下世纪50年代提出了3人交换算法。经过20多年多学者的研究补充，有了实用完善的趋势。在1978年的ITTC会议上，建议采用标准换算方法。1.三人借项汇方法的基本思想休斯提出的三人借项汇方法主要是对几种阻力成分的处理如下。(1粘滞压力电阻和摩擦电阻结合成粘性电阻，与雷诺数有关。船舶模型和实线的阻力转换，(2)兴波阻力与傅行程数有关。(3)根据船模试验结果。粘度阻力Cpv与摩擦阻力Cf的比率被认为是常数k。也就是说，格式中的k称为几何系数，(1 10 k)是几何系数，仅与船体形状相关。休斯提出的这种变更算法与船体形状有关，并刺激几何系数(1 10 k)。因此，此方法称为(1 k)方法。船舶模型和实际船舶阻力转换、2，3要素转换方法阻力转换关系(1)船舶模型总阻力类型Cwm是船舶模型波阻力系数。(2)考虑到实际船舶的总阻力(5-1-15)，ITTC建议的15次(l k)方法包括：没有龙骨、龙骨及实际船舶的阻力转换、有龙骨等。 cf和Cus是粗糙度补贴系数和空气阻力系数。s和Sbk分别是实际船舶的湿表面积和龙骨面积。3.计算阶段可以根据表达式(5 1 18)或表达式(5 1 19)，通过船模阻力测试来换算实际船舶的总阻力。(1)Cfm、Cfs分别是船舶型号和实际船舶的摩擦阻力系数，可以用1957 ITTC公式计算。(2)根据傅鲁德数Fr=0.1 1 0.2范围内的实验结果，可以两种方式确定(l 10 k)值。(a)普鲁士法：模型和实际船舶阻力转换，Cfm、Cfs和Fr可以基于模型阻力测试数据。使用Ctm/Cfm和Fr4/Cfm作为线性图时，直线的终止点是形状系数(1 k)值。如图5 1，4所示，船舶模型和实际船舶的阻力转换，(b)15次ITTC推荐方法：在基准确定方法中，Fr的指数n取决于船舶类型，其值在2，1，6范围内发生变化。样式(5 1 21)的(1 k)、y和n的3个未知数由船舶模型测试结果确定为最小二乘法方法。(3) cf和Cum根据ITTC建议的15次公式确定。样式：ks是船体表面粗糙度(m)。Lwl是水线长度(m)。AT是跨剖面船体和上层建筑的投影面积。s是湿区，船模和实际船阻力转换，通过以上讨论可以知道。傅汝德的二次转换，船模阻力测试测量总阻力Rtm，扣除相当多的平面摩擦阻力Rfm后，获得剩余阻力Rrm。其中Rfm由平面公式计算，模型测试仅需要Rrm。但是，在三人次转换中，用船舶模型测试解决的是兴波阻力Rwm和形状系数(1 10 k)。1932年创立了国际船舶模型试卷会议。第三次转换方法本来比fu rude方法的假设更完美，但由于雷诺数相似的规模作用、粘性和兴波的相互干扰等原因，需要进一步研究。5 1 3形状相似的船舶模块测试，统称为形状相似、大小不同的一系列船舶模型。通过形状相似的船舶模块阻力测试研究，不仅可以验证阻力转换方法的正确性，还可以比较不同转换方法的合理性，还可以研究各种成分在形状系数和推进效率中的尺度作用等问题。一、fu rude假设的正确性验证2、形状系数确定3、其他替代算法的合理性比较、形状相似船舶模块测试、图5 1 5是24OO0t油轮5个形状相似船舶模型的总阻力与雷诺数曲线。因为每个船舶模型的标签数是使用的比例，所以直接指示每个船舶模型的规模大小。在图中，每个船舶模型的总阻力曲线上的点的傅rude数不相等，通过连接每个船舶模型的总阻力曲线上的傅rude数相同的点，可以得到傅rude的数等值线，从而验证傅rude假定的准确性。根据Fu rude的假设，总阻力可以分为与Fr和Re相关的两部分。如果此假设正确，则在同一Re中测试其他Fr:几何相似船舶模块，因此说明(Ct1 1 Ct2)的值与雷诺数无关，且任意两个fu rude数等值线之间的距离与雷诺数无关。即，fu rude数等值线之间相互平行。因此，如果可以证明，所有傅鲁德数等高线相互平行，则证明了总阻力除以彼此独立的两部分的假设的正确性。但是形状相似船舶模块的许多实验表明，fu rude的数等高线可能不完全平行，并随Re的变化而波动。这存在粘性和重力的影响，但平均线保持相互平行的趋势，因此假设fu rude是实用的采用。几何相似船舶模块测试、三、比较不同替代算法的合理性，比较二、三次方法的阻力转换的合理性，从五个几何相似船舶模型转换中获得的总阻力系数lieren表5 1 2。从表5 1/2中列出的数据可以看出，通过二次转换算法获得的实际船舶总阻力系数随着船舶模型大小的增加而大幅减少。使用三次变换算法，这种规模的效果明显减少，因此比二次方法更合理。形状相似的船舶模块测试，5 1 4船舶模型阻力数据表示，船舶模型阻力测试可以得到船舶模型阻力和速度之间的关系曲线，实际船舶的阻力和有效功率曲线通过阻力转换得到。但是，为了比较船体的阻力转换和不同船型之间阻力性能的优劣，必须以一定的参数、适当的形式表示设计的船的阻力(或功率)和速度之间的关系。这称为船模型数据表示。船舶模型阻力数据表示，一是表示的目的和要求船舶模型阻力数据表示的目的有两个方面。第一，船体阻力转换。指船舶类型相同、大小不同的船舶之间的阻力转换。船舶模型阻力数据可以将不同大小船舶的阻力值转换成不同的比例。另一种是比较船舶阻力性能的优缺点。这是判断船舶类型不同，但大小相同或相似的船舶间阻力性能的优缺点。尽管目前对船舶模型数据表示的意见不同，国际船舶模型测试池会议还不能推荐普遍可接受的表示方法，但为此，倾向于要有适当表示的一些基本要求是明确的。船模阻力数据表示(1)无量纲。为了具有普遍意义，表达式经常以无量纲的形式表示。这样可以防止绝对尺寸对阻力值的影响。同时，每个参数的值在所有单位系统中均相同。2选择作为速度参数的Fr数或类似形式。船体的总阻力是Re和Fr数的函数，根据fu rude，船型更改对Re影响很大，对Rf影响很小，因此表示的目的之一是比较不同船型的阻力性能，因此使用Fr作为速度参数是合适的。只有在讨论摩擦阻力的特定问题时，才使用Re作为速度参数。(3)阻力和速度之间的函数形式，不仅要能比较阻力转换，还要能比较不同船型阻力性能的优缺点。难以比较船舶阻力性能的那种表达方