操纵与耐波-第4章

水动力导数的估算方法有两种：一、近似估算二、理论计算一、近似估算方法1、估算线性水动力导数的经验公式许多学者在大量实验的基础上，提出了若干估算线性导数的经验公式。第四章

水动力导数的估算（1）斯米特公式：rN

0.65(

d

)2vN

1.94(

d

)2LYr

1.02(

d

)2vY

5.0(

d

)2LLL第四章

水动力导数的估算（2）诺宾公式：2222drvCBB

)rBC

B

)v

d

dC

B

)B

)(

) (0.47

0.18LCBN

d(

) (0.64

0.04LBN

d

0.38(

)

(0.645LY

d(

)

(1.69

0.08L

dY

d第四章

水动力导数的估算（3）克拉克公式：2222BdLB

)rvrv(

) (0.25

0.039LB

0.56

)dL(

) (0.5

2.4L)BB(

)

(0.5

2.2L0.08

)LdB(

)

(1

0.4CLdN

dN

dY

dY

d第四章

水动力导数的估算2LL

2YNL

2

(v

xr)

v

xr

T

(x)

CD

(x)dx2LNNL

2

(v

xr)

v

xr

x

T

(x)

CD

(x)

dxL

2其中：T

(x)为吃水，CD

(x)为各切片上的横向阻力系数。第四章

水动力导数的估算2、估算非线性水动力导数的经验公式基于流体力学的横流理论或牛顿阻力理论，横向力和力矩与横向速度的平方成正比，即：索波列夫公式：D1.3

0.25

BdC

船中斯米特公式：dCD

1.89

0.41

B第四章

水动力导数的估算3、估算附加质量的图谱方法三根据系列船模试验的结果，给出了估算船体附加质量的图谱，对于一般民船来说，估算精度较好。第四章

水动力导数的估算,·◦令1o图例ddI范＝常数百一常数、

LL＼

厂11、氢＝常数＼百＝常、数、00·oo，．0

02＿．＿＿—·一·IL◦50.256870.30

0.35

0.40

0.459。参5010 11百0.55

0.60止B图4-1一15估算压／m的元良阳谱为了便于计算机计算，以将上述图谱回归成如下多项式：B

0.175C

(

L

)2

(1

0.541

d

)

1.107

L

d

]B

B1

[0.398

11.97C

(1

3.73

d

)

2.89C

L

(111.3

d

)B

B B

Bm

100B

B

B11

BddmBB

0.826

d

L

(1

0.678 )

0.638

L

d

(1

0.669

d

)B

B

B B

B

0.882

0.54C

(11.6 )

0.156(1

0.673C

)

LB

B22B

B

B/

L

1

[33

76.85C

(1

0.784C

)

3.43

L

(1

0.63C

)]m100

B22第四章

水动力导数的估算二、理论计算方法目前，理论计算方法主要用于利用理想流体理论计算物体的附加质量等水动力导数，对于与粘性有关的水动力导数还没有较好的理论计算方法。1、简单几何形体的附加质量（1）椭球兰伯用势流理论导出了长轴为2a，短轴为2b和2c的椭球的附加质量和附加转动惯量：11,22

,66第四章

水动力导数的估算兰伯将船体看成是三轴为L,B,2d

的椭球，并结果整理成曲线，其中：k11

11

/

mk22

22

/

mk66

66

/

I0I0

0.05VL2第四章

水动力导数的估算例：球体附加质量的计算：2r

2j

a

cos3在球面上有12

a

cos

,1n

cos代入公式，得到球体的附加质量：2

3211S

0

02a3aa3

2

cos2ds

cos2

dd

显然球体的附加质量是球排水量的一半，其无因次值为0.5,并且：11

22

33球体的速度势为：第四章

水动力导数的估算（2）二维椭圆柱体对于如左上图的二维椭圆柱体，有：abyx662211

b28

1

(a2

b2)2

a2第四章

水动力导数的估算第四章

水动力导数的估算（3）二维平板对于如左下图的二维平板，有：ayx6611

022

a28

1

a4椭圆、平板的附加质量公式可用来近似估算舵、托架和舭龙骨等附体的附加质量。但于船体的附加级两相比较，附体的附加质量较小，在

性计算中一般常略去第四章

水动力导数的估算ij12345612125.01.3318-2.53640.3927-0.2978-0.780521.30472127.1-2.36770.3662-0.13970.49063-2.5049-2.35842119.00.7855-0.290400.100940.03810.37080.77830.0252-0.00450.00405-0.3017-0.1394-0.2866-0.00450.0274-0.00326-0.77450.48770.09890.0040-0.00320.0349机器人在水域中的附加质量1.主体部分的附加质量：小机器人采用Gambit2.0

进行建模，并根据实际情况，做一些简化，省去了水平翼、垂直翼、推力器等一些部件，简化后的模型网格如下图所示。在其表面不等距地划分了1158个网格，中部曲率变化缓慢，网格分得较

疏，而在首尾部，曲率变化大的地方，分得较密。第四章

水动力导数的估算代入面元法程序得，可得机器人主体部分平动时的附加质量。2.附体部分的附加质量：前水平翼：（后水平翼：（个）个）后垂直翼：（上下各一个）推进器及其它一些附件。因尺度较小且形状复杂，