船舶阻力阻力

1、海上货物运输海上货物运输 8.1 概述概述 inf8.2 基本阻力的机理基本阻力的机理 infinf8.3 相似定律相似定律 inf8.4 基本阻力的估算基本阻力的估算 inf8.5 基本阻力百分数基本阻力百分数 inf8.6 营运载态和浮态对快速性的影营运载态和浮态对快速性的影8.7 附加阻力附加阻力 inf8.8 浅水航行对吃水的影响浅水航行对吃水的影响 inf习题习题Y一一快速性快速性二二船舶运动所消耗的功率船舶运动所消耗的功率infinf三三总阻力分类总阻力分类infinf 四四基本阻力的分类基本阻力的分类infinfWXTRvs船舶在船舶在给定主机功率给定主机功率条件下条件下等速直航

2、等速直航的速度性能。的速度性能。PE主轴主轴主机主机PM推力推力轴承轴承TRsEvRP WXTRvs推进系数推进系数CpMsMEPPvRPPC EP功率传递功率传递inf、传送效率、传送效率infPDWXTRvsnTPTPDR主机主机PM推力推力轴承轴承主轴主轴TnPEsEvRP ATvTP QDMP QDMP船后桨收到功率船后桨收到功率敞水桨收到功率敞水桨收到功率推进功率推进功率有效功率有效功率主机功率主机功率PMvAH MEpPPC MQMDsPMPP 有效功率有效功率PE推进功率推进功率PT船后桨收到功率船后桨收到功率PD敞水桨收到功率敞水桨收到功率PD主机功率主机功率PMS P R S

3、RPH AsTEHTvRvPP QADTpMTvPP QQDDRMMPP sEvRP ATvTP QDMP QDMP传递效率传递效率相对旋转相对旋转敞水桨敞水桨船身效率船身效率 空气空气水水静水静水汹涛汹涛附体附体基本阻力基本阻力=裸船体阻裸船体阻力力污底阻力污底阻力新造船深水新造船深水 附附加加阻阻力力RRWTRvs浅水附加浅水附加2、压差阻力、压差阻力WTRvsvvA p SrdsxppR);cos( SfdsxR);cos( 1、摩擦阻力、摩擦阻力基本阻力基本阻力R0摩擦阻力摩擦阻力压差阻力压差阻力涡流阻力涡流阻力(粘性压差阻力粘性压差阻力)兴波阻力兴波阻力粘粘性性阻阻力力eRwRfRr

4、R RvvA p一、摩擦阻力一、摩擦阻力inf二、涡流阻力二、涡流阻力inf三、兴波阻力三、兴波阻力inf1.摩擦阻力计算摩擦阻力计算 inf平板摩擦阻力平板摩擦阻力船体摩擦阻力船体摩擦阻力2.与速度之间关系与速度之间关系3.占总阻力百分比占总阻力百分比4.影响因素影响因素 20021SvCRff 221SvCRff 83. 1vRf %80%20/0 RRf粘性；速度梯度；粘性；速度梯度；船形；速度；表面粗糙度船形；速度；表面粗糙度湿表面积（吃水）；湿表面积（吃水）；nudd WXTRvs速度的分布速度的分布Vs船速船速法线方向法线方向nudd dsdnduRnSf00 00);cos(fn

5、SfKRdsxdnduR 20021SvCRff 速度的分布速度的分布法线方向法线方向n n0221fffKRSvCR 速度速度1. 平板平板2. 船体船体1.涡流阻力成因涡流阻力成因inf理想流体理想流体粘性流体粘性流体2.与速度之间关系与速度之间关系3.占总阻力百分比占总阻力百分比4.影响因素影响因素船形（尾部形状）船形（尾部形状）inf；速度；粘性；速度；粘性；221SvCRee 0 理理eR2vRe 左右左右%105/0 RRe 1. 理想流体理想流体221SvCRee 0 理理eR2. 粘性流体粘性流体WTRvsvs流线体流线体圆球圆球圆柱圆柱圆盘圆盘1.兴波阻力成因兴波阻力成因in

6、f理想流体理想流体粘性流体粘性流体2.船行波船行波inf3.与速度之间关系与速度之间关系4.占总阻力百分比占总阻力百分比5.影响因素影响因素船形（首部船形（首部形状形状-水线面附近）；速度；水线面附近）；速度；221SvCRww 64 vRw左右左右%80%10/0 RRw 221SvCRww 0 理理eRWTRvs1. 理想流体理想流体2. 粘性流体粘性流体vs1.首波系首波系横波横波散波散波2.尾波系尾波系横波横波散波散波一一相似准则相似准则inf二二流体力的一般表达式流体力的一般表达式inf三三雷诺相似定律雷诺相似定律inf四四傅汝德相似定律傅汝德相似定律inf五五基本阻力全相似条件基本

7、阻力全相似条件inf六六傅汝德假设傅汝德假设inf1.几何相似几何相似2.运动相似运动相似3.动力相似动力相似VABVAB长：长：Ls宽：宽：BsmAsAmAsAmsmsmslyyxxddBBLLC 长：长：Lm宽：宽：BmmBsBmAsAmsvvvvvvvC msmBsBmBsBmAsAmAsAPrRppppC maF 221SvCF 牛牛顿顿数数 C流流体体的的动动压压强强 221v 23TLLk 22)(TLLk 基本量纲：基本量纲：TML,流流体体的的动动力力量量纲纲 221Sv l几何相似的船模和实船，当二者雷诺数相几何相似的船模和实船，当二者雷诺数相等时，其摩擦阻力或涡流阻力相似。

8、等时，其摩擦阻力或涡流阻力相似。221SvCRff )( vLfCf vLRn 雷雷诺诺数数：时时：当当nmnsRR sfsfsSvCR)21(2 mfmfmSvCR)21(2 msfmfsSvSvRR)21()21(22 fmfsCC 即即：22vlCC l几何相似的船模和实船，当二者傅汝德数几何相似的船模和实船，当二者傅汝德数相等时，其兴波阻力相似。相等时，其兴波阻力相似。221SvCRww )(gLvfCw gLvFr 傅傅汝汝德德数数：时时：当当rmrsFF swswsSvCR)21(2 mwmwmSvCR)21(2 mswmwsSvSvRR)21()21(22 wmwsRR 即即：2

9、2vlCC 摩擦阻力和涡流阻力相似条件：摩擦阻力和涡流阻力相似条件：nmnsFF nmnsRR 兴波阻力相似条件：兴波阻力相似条件：mmssgLvgLv mmmsssLvLv wefRRRR 0即：即：3lmsC 结论：结论：全相似的条件不存在：全相似的条件不存在：1.基本阻力组成基本阻力组成2.剩余阻力相似条件剩余阻力相似条件3.摩擦阻力按平板阻力估算摩擦阻力按平板阻力估算4.根据相似定律求实船的剩余阻力根据相似定律求实船的剩余阻力rfRRR 0wefRRRR 0werRRR nmnsFF 2021SvKCRff msrmrsSvSvRR)21()21(22 3lC 221SvCRrr 应用

10、应用一一摩擦阻力估算摩擦阻力估算p143二二剩余阻力估算剩余阻力估算例题例题p145SaRff ),(Lvfaf 221SvCRrr 3/2221VvCr 1.基本阻力曲线基本阻力曲线inf2.基本阻力百分数基本阻力百分数 inf3.利用傅汝德大小表征船速利用傅汝德大小表征船速2 . 0 nF35. 02 . 0 nF35. 0 nF低速船低速船中速船中速船高速船高速船某低速货船基本阻力曲线某低速货船基本阻力曲线3/ VLl 中速船中速船0.350.20.35低速船低速船高速船高速船50一一污底阻力污底阻力inf二二附体阻力附体阻力inf三三空气阻力空气阻力inf四四汹涛阻力汹涛阻力inf五五

11、浅水附加阻力浅水附加阻力inf1.污底定义污底定义2.污底阻力成因：污底阻力成因：3.影响因素影响因素出坞日期，出坞日期，航行时间航行时间，停泊时间，停泊时间，航行区域，季节，水温表面，油漆状况。航行区域，季节，水温表面，油漆状况。污污底底附附着着量量，船船速速）(faf 摩擦摩擦污底附着量污底附着量出坞后时间出坞后时间：P150下水后，摩擦阻力每天增加下水后，摩擦阻力每天增加2.5%4. 影响程度影响程度1.附体定义附体定义,2.附体阻力成因：附体阻力成因：3.影响因素影响因素尾部数量，尺寸，形状，相对位置，船速尾部数量，尺寸，形状，相对位置，船速摩擦，涡流摩擦，涡流7-8%*基本阻力基本阻

12、力4. 影响程度：影响程度：1.空气阻力定义空气阻力定义2.空气阻力成因空气阻力成因3.影响因素影响因素水面以上船体形状；相对风速；风向；水面以上船体形状；相对风速；风向；摩擦，涡流摩擦，涡流2-30%*基本阻力，基本阻力，P1524. 影响大小、程度：影响大小、程度：221SvkCRx 空空1.耐波性定义：耐波性定义：P1522.失速失速3.汹涛阻力组成汹涛阻力组成4.储备功率储备功率船舶在各种海况下营运船速不致显著降低的性能。船舶在各种海况下营运船速不致显著降低的性能。cvv/ 摩擦，涡流，兴波摩擦，涡流，兴波%40%25 1.浅水航行特点：浅水航行特点：a.吃水；吃水；b.浮态；浮态；c.阻力变化；阻力变化；摩擦，涡流，兴波摩擦，涡流，兴波ghvFh 水深傅汝德数：水深傅汝德数：一一船舶在深水中航行的沉浮量船舶在深水中航行的沉浮量inf二二船舶在浅水中航行的沉浮量船舶