船舶阻力复习 2013

1、1.什么是快速性？船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航速高低的一种性能。2.什么叫力学相似？3.付汝德相似的条件是什么？Fr=VgL, Cw=Rw12v2s,Vm2=vs.当两形似船的付汝德数Fr相等时，兴波阻力系数Cw必相等。4.什么是比较律？因为Rws12vs2ss=Rwm12mvm2sm,sssm=2,vs2vm2=,Rwss=Rwmm形似船在相应速度时（或相同付汝德数Fr），单位排水量兴波阻力必相等。（付汝德比较定律）5.雷诺相似的条件是什么？Re=Lvr,粘性阻力系数Cv=Rf12v2s,当雷诺数相同时，两形似物体粘性阻力系数Cf=Rf12sv2必相等。当雷诺数相同时，不同平板的

2、摩擦阻力系数必相等。6.为什么说全相似不可能？全相似定律：水面船舶的总阻力系数是雷诺数和付汝德的函数，若能实船和船模的雷诺数和付汝德数同时相等，就称为全相似，在满足全相似的条件下，实船和船模的总阻力系数为一常数，称为全相似定律。若付汝德数和雷诺数同时相等时，则船模和实船的长度以及运动粘性系数应满足vm=vsLmLs32实际上船模是在水池中进行试验，而海水和淡水的运动粘性系数相差不大。可假定vm=vs，则要满足全相似条件，除非=1即Lm=Ls而且vs=vs，这意味着实船即船模，或实船在试验池内进行试验，这显然是不现实的。7.简述摩擦阻力产生的原因、计算方法。原因：当水或客气流经平板表面时，由于流

3、体的粘性作用，在平板表面附近形成界层，虽然界层厚度很小，但界层内流体速度的变化率很大。=vy|y=0,Rf=sds8.减小摩擦阻力的措施。减小摩擦阻力的方法：1、首先从船体设计本身考虑，低速船选取较大的排水体积长度系数L3 (或较小的L/B)从减小湿面积的观点看是合理的，另外减少不必要的附体如呆木等，或尽量采用表面积较小的附体亦可减少摩擦阻力。2、由于船体表面的粗糙度对摩擦阻力的影响很大，因而在可能范围内使船体表面尽可能光滑，以期减小由表面粗糙度所增加的阻力。3、边界层控制办法。4、采用聚合物溶液降阻剂，就是在物体表面不断喷注稀释的聚合物溶液。5、船底充气减阻。6、仿生学，在细长体表面敷贴橡皮

4、等弹性覆盖层以降低摩擦阻力。7、美国NASA研究人员，顺来流方向的微小沟槽表面能有效地降低避免的摩擦阻力。8、Rf不但与湿面积有关，而且还与流体密度成正比关系，因此某些特种船舶在航行中将船体抬出水面，使船体表面与水接触改为与空气接触，减少Rf。9.何谓“相当平板”、“相当速度”？“相当平板”假定认为：实船或船模的摩擦阻力分别等于与其同速度，同长度同湿面积的光滑平板摩擦阻力。“相应速度”是指形似船之间，为了保持付汝德数Fr相等，则它们的速度必须满足一定的对应关系，对于船模和实船,vm=vs10.曲度对阻力的影响？船体表面弯曲度对摩擦阻力的影响：1、导致速度梯度和摩擦阻力增大2、由于弯曲表面易发生

5、边界层分离以致产生漩涡。11.什么是尺度效应？答：尺度效应在应用试验方法研究船的快速性问题时，由于船模与实船之间的绝对尺度不同，且不能同时满足全相似，因而引起某些力、力矩或压力系数甚至流态等性能方面的差别，这种差别叫做尺度效应。12.为什么说想通过改变船型来减小摩擦阻力效果不佳？答：13.粗糙度分类？答：分两类 普遍粗糙度、局部粗糙度14.粗度补贴Cf的意义是什么？依据什么确定其大小？答：Cf=Cfr-Cf，Cfr漆面平板摩擦阻力系数，Cf光滑平板摩擦阻力系数，当Re进入完全粗糙阶段，Cf为一常数15.粘压阻力产生的原因？答：由于粘性形成边界层，产生边界层分离，在船后部形成不稳定的涡流，与水流

6、一起被冲到后方，漩涡的产生是船尾部压力下降，形成首尾压力差产生的阻力。由于粘性消耗水质点的动能形成首尾压力差二产生的阻力叫粘压阻力。16.如何考虑减小形状阻力？答：1、注意船的后体形态，去流段长度满足Lr4.08Am。对于低速肥大型可满足Lr2.5Am，同时，后体收缩缓和。 2、应避免船体曲率变化过大。在横剖面面积曲线上，前肩切勿过于隆起，后肩切勿过于内凹，否则两肩部容易产生漩涡，增加粘性阻力。3、前体线形应予以适当注意，特别是低速肥大型船，其舭涡阻力是粘性阻力的重要组成部分，采用球鼻型船首有可能减少这部分阻力。17.兴波及兴波阻力产生的条件是什么？答：船舶在水面航行时，都会产生波浪即船舶兴波

7、。船体兴起的波浪分成两类，一类是在船舶驶过之后，留在船体后方并不断向外传播的波浪称为船行波；另一类是被船体兴起后很快就破碎的波浪，称为破波，并不以波浪的形式留在船后，主要发生在肥大型船舶。18.船行波的特征是什么？答：1、整个船行波分为首尾两大波系，各有散播和横波组成。 2、整个船波系集中在凯尔文角所限定的扇形面范围内。3、船首横波通常在船首柱略后处为波峰，而船尾横波在尾柱略前处由波谷开始。4、整个波系的各散波之间及散播与横波之间不发生干扰。5、船首尾两横波在船尾部分互相混合，组成合成横波，船行波随船一起前进，船行波的传播速度等于船速。19.什么是“有利干扰”“不利干扰”？答：1、若首尾横波波

8、峰相叠或波谷相叠，则合成波的波幅增大，波能增大，兴波阻力增大，这叫不利干扰 2、若首波波峰与尾波波谷叠加，则合成波波幅减小，波能减小，兴波阻力减小，这叫有利干扰。20、减小兴波阻力的方法有哪些？（特种船及消波措施）答：一、减小常规兴波阻力的方法：1、选择合理的船型参数，合理选取船长和棱形系数可以避免处于波阻峰值，同时选取适当的进流段长度以不至于发生肩波不利干扰。 2、设计良好的首尾形状。 3、造成有利的波系干扰，最常见的是采用球鼻首尾。 4、高速排水艇安装消波水翼，此外还有压浪条、压浪板。 二、应用不同设计概念减小兴波阻力：1、双体船和多体船设计概念 2、将船体抬出水面 3、船体下潜4、复合设

9、计21.破波阻力的概念：对于航速较低的肥大型船，在船模试验，特别是实船航行中在船首附近很容易观察到波浪现象，使阻力有所增加，这部分增加的阻力，称为破波阻力。破波阻力本质上是一种兴波阻力，但不能由波形测量得到，却可以从尾流测量中得到。22.附体阻力主要是什么阻力？附体阻力的主要成分是摩擦阻力和粘压阻力。23.什么是汹涛阻力？其影响因素是什么?船舶在风浪中航行时的阻力将较在静水时为大，所增加的阻力称为波浪中的阻力增值或汹涛阻力。与风浪大小，方向及船型，航速等因素有关。24.什么是船舶的失速及功率储备？失速：由于波浪增值的存在，如保持静水中的相同功率时，航速必然有所下降，这种航速的减少称为速度损失或

10、失速。储备功率考虑到波浪中的阻力增值，如要维持静水中相同的航速，则必须较静水功率有所增加，所增加的功率称为储备功率。25.熟悉傅汝德的换算方法：傅汝德假定：假定船体总阻力可以分独立的两部分。一为摩擦阻力Rf，只与雷诺数有关，且适用比较定律。假定船体的摩擦阻力等于同速度，同长度，同湿面积的平板摩擦阻力。因此，可以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩擦阻力。通常称为相当平板假定。傅汝德法的换算关系 26什么是三因次换算方法？k=CpvCf,Ctm=1+kCfm+Cwm29穿行变化的方法有哪两种？一仿射变化，将船体表面上各对应坐标分别按一定比例放大或缩小，从而得到不同系列的船模。另一种是改变线型特征的方式

11、。30什么是仿射变化？有哪些特点？ 参看2931.简述船长对阻力的影响排水量长度系数0.01L3大 表示船体肥而短，该系数小，表示船体瘦长。由船长变化，讨论该系数的影响。（1）对摩擦阻力的影响 湿面积s=Csl，在参数Cm，Cp和B/T不变的情况下，Cs近似为常数，因此可认为在排水量一定时，S与L（1/2）成正比关系，所以船长L增大，湿面积增大，而一般说来船长增大时Re增大所引起的Rf系数Cf减小是极微的，所以增大船长使摩擦阻力增大。 （2） 对剩余阻力的影响 排水量一定时，船长L增大，必定要求B,T同时减小，因而L/B增大 ，所以船型变得瘦长，使粘压阻力下降，另一方面船宽B吃水T减小，将使兴

12、波阻力下降。 （3）对总阻力的影响 L增大对Rf和Rr产生相反的影响，对于不同航速的船舶而言，Rf和Rr占总阻力的比重是不同的，因而船长对总阻力的影响也将是不同的。 对低速船：Rf可达总阻力的70%以上，而Rr所占比例较小，排水量不变，增大船上，Rr减小甚微而Rf增大很多，所以总阻力增大。对高速船：当航速Vs一定时，如果船长较短，Rr很大，则增大船长，Rr下降明显，Rr的减小值大于Rf的增加值，因而总阻力减小相当显著。随着船长继续增加，则Rr的下降渐趋缓慢。总阻力的减小趋势减小，直至出现对应于总阻力最低点的最佳船长。如果进一步增加船长。则总阻力反而增大。32简述菱形系数的影响。 （1）对摩擦阻

13、力的影响。 当船的排水量和船长不变时，由于改变菱形系数所引起的船型变化对船体湿表面影响不大，一般认为Cp对摩擦阻力的影响可以不予考虑。（2）对剩余阻力 低速时，由于兴波阻力极小，因而菱形系数对阻力的影响甚微。中速时，船的兴波作用主要是在船首尾两端，如果Cp较小，船首尾端部比较尖瘦，因而水压力在运动方向的分量较小，阻力亦小，所以设计时，选择较小的Cp值有利。高速时，整个船体均产生较大的兴波作用，若排水体积沿船长分布比较均匀，则有利于缓和兴波作用，因此取适当大的Cp值，其剩余阻力反而较小。同时其首波峰位置将随航速提高而后移至横剖面面积曲线转折点，此时取适当的Cp值有利于减小水压，使阻力下降。33.

14、简述横剖面面积曲线的影响 根据泰洛试验结果知，Cm在0.701.10很大的范围内的变化，不但对湿面积影响不大，即对摩擦阻力影响不大，而且其对剩余阻力的影响也甚微，认为Cm对阻力的影响并不重要。34.方尾的阻力特点。优点：尾部纵剖面线坡度缓和近于直线，这样可使水流大致沿纵剖线方向流动，减少高速水流的扭转和弯曲程度，从而减少能量损失改善阻力性能，更重要的是，高速水流沿着方尾边缘一直延伸到尾后相当距离处，其作用相当于增加了船体的有效长度，从而，有利于减少剩余阻力，方尾的这种作用通常称为虚长度作用。此外，由于方尾的尾部排水体积大，可减少航行过程中的尾倾现象，从而使尾部产生“鸡尾流”波浪情况得到改善。3

15、5.球鼻首的减阻机理 （1）减小兴波阻力。对于Fr在0.270.34之间的中高速船，安装球鼻首可以降低兴波阻力。 （2）减小舭涡阻力。对于航速在Fr=0.20以下的肥大型船，加装球鼻船首后减少阻力的原因是：满载时主要是减小首部舭涡，压载时主要是减小破波阻力。肥大船在航行时常常会产生埋首现象。这是由于船首底部发生大量漩涡，其结果消耗能量，增大阻力。当肥大型船安装球鼻船首后，可使水流近于径向对称流动，船首底部不产生漩涡运动，从而达到降低阻力和减小埋首现象的目的。 （3）减小破波阻力。对于一些低速肥大型船，如采用球鼻船首，在压载状态下，在低速时，其阻力较普通船首高，而在较高速时，确能显示较大的减阻效

16、果。36.为什么要有近似计算，其特点是什么？ 在船舶设计过程中，特别是在方案设计的初期阶段，由于船舶残型尚未确定，因而还不能应用船模试验和其他方法来确定阻力，只能用近似方法进行估算。若根据估算方法的资料来源进行分类，则可分为船模系列资料估算法，经验公式估算法和母型船数据估算法。37.泰洛法的具体方法（taylor） （1）计算设计船的船型参数值 参数值有：B/T，Cp，/（L的3次方）和Fr （2）求湿面积系数Cs的值 （3）计算摩擦阻力系数Cf的值 （4）求剩余阻力系数Cr值 （5）计算总阻力Rts和有效功率Pe38.爱尔法的计算方法 (1)由设计船舶的Fr和V/L及L/3值在爱尔法标准船型

17、的系数Co值图中曲线上查得相应的Co值。 （2）根据Fr和V/L由表标准方形系数Cbc及标准浮心纵向位置查得相应的Cbc和Xc。 （3）对实船进行修正。39.什么是海军系数法，其含义是什么/要求母型船与设计船的主尺度比，船型系数，型线的形状以及相应的系数应比较接近。Pe=23CeV340.简述潜水对阻力的影响。浅水对粘性阻力的影响主要由于船体周围的流场及兴波情况发生变化所引起。浅水对粘性阻力的影响：回流速度增大/航态变化：由于船底流速增加，压力降低，从而使船体下沉，吃水增加，由于船底和河床边界层厚度均自船首向船尾逐渐增加，因而船尾与河床的间隙较船首处小，流速更加增大，压力降低更甚，船尾下沉较船

18、首大，产生尾倾/首先由于浅水船周围的流速比深水船为大，且其舷侧湿面积因船体下沉而有所增加，所以必然使摩擦阻力增大。其次，因浅水中回流速度增加，即水流与船体的相对速度有明显增大，压力下降亦大，所以压力梯度增大，同时船尾与河床间隙小，易产生涡旋，所以粘压阻力随之增加。浅水对兴波阻力的影响：41.什么事回流速度当流体流经船体时，由于船体曲率的影响，出首尾两端以外，船体周围的水的流速将比来流速度有所增加，设其平均增量为V，由于V与船速相反，所以称为回流速度。42.浅水影响的3个阶段是怎么划分的?各阶段的运动特点及阻力特点。（1）亚临界速度区Frh<1.(2)临界速度区：Frh1，(3)超临界速度区.Frh>143.熟悉徐立丁计算方法44.高速船的种类及航态。（1）单体高速:包括高速排水性艇和滑行艇（2）按水翼相对于水面情况不同而分为全浸式水翼艇和表面割式水翼艇。（3）气垫船：包括全浮式气垫船和侧壁式气垫船。（4）多体船：小水线面双体船。45.高速排水型船的艇型及阻力特性（1）整个