船舶阻力要点.docx

第一章 总论1.船舶快速性，船舶快速性问题的分解。船舶快速性：对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者快速性好；或者，对一定的船舶要求达到一定航速时，所需主机功率小者快速性好。船舶快速性简化成两部分:“船舶阻力”部分：研究船舶在等速直线航行过程中船体受到的各种阻力问题。“船舶推进”部分：研究克服船体阻力的推进器及其与船体间的相互作用以及船、机、桨（推进器）的匹配问题。2.船舶阻力，船舶阻力研究的主要内容、主要方法。船舶阻力：船舶在航行过程中会受到流体（水和空气）阻止它前进的力，这种与船体运动相反的作用力称为船的阻力。船舶阻力研究的主要内容：1.船舶以一定速度在水中直线航行时所遭受的各种阻力的成因及其性质；2.阻力随航速、船型和外界条件的变化规律；3.研究减小阻力的方法，寻求设计低阻力的优良船型；4.如何较准确地估算船舶阻力，为设计推进器（螺旋桨）决定主机功率提供依据。 研究船舶阻力的方法：1．理论研究方法：应用流体力学的理论，通过对问题的观察、调查、思索和分析，抓住问题的核心和关键，确定拟采取的措施。2.试验方法：包括船模试验和实船实验，船模试验是根据对问题本质的理性认识，按照相似理论在试验池中进行试验，以获得问题定性和定量的解决。3.数值模拟:根据数学模型，采用数值方法预报船舶航行性能，优化船型和推进器的设计。3.水面舰船阻力的组成，每种阻力的成因。船舶在水面航行时的阻力由裸船体阻力和附加阻力组成，其中附加阻力包括空气阻力、汹涛阻力和附体阻力。船体阻力的成因: 船体在运动过程中兴起波浪，船首的波峰使首部压力增加，而船尾的波谷使尾部压力降低，产生了兴波阻力；由于水的粘性，在船体周围形成“边界层”，从而使船体运动过程中受到摩擦阻力；在船体曲度骤变处，特别是较丰满船的尾部常会产生漩涡，引起船体前后压力不平衡而产生粘压阻力。4.船舶阻力分类方法。1.按产生阻力的物理现象分类：船体总阻力由兴波阻力、摩擦阻力和粘压阻力Rpv三者组成，即Rt=Rw+Rf+Rpv.2.按作用力的方向分类：分为由兴波和旋涡引起的垂直于船体表面压力和船体表面切向水质点的摩擦阻力，即Rt=Rf+Rp.3.按流体性质分类：分为兴波阻力和粘性阻力（摩擦阻力和粘压阻力），即Rt=Rw+Rv.4.傅汝德阻力分类：分为摩擦阻力和剩余阻力（粘压阻力和兴波阻力）,即Rt=Rf+Rr.5.船舶动力相似定律，研究船舶动力相似定律的意义，粘性与重力互不相干假定。 船舶动力相似定律：航行于水面的船舶，其阻力和船体几何尺寸、航速、水的运动粘性系数，水的质量密度和重力加速度等有关用一种函数表示形式来联系船体阻力和这些物理量之间的关系。研究船舶动力相似定律的意义：如果建立了船舶阻力的函数表示式，则可给出船模与实船满足动力相似的条件并作为将船模试验结果换算到实船的根据。第二章 粘性阻力1. 边界层，边界层厚度δ，边界层内流体流态及其特点。边界层：当水流过平板时，由于水具有粘性，平板表面处的水质点均被粘附在平板上，平板表面上的流速为0，据平板表面δ处流速达到来流速度，存在粘性作用的这一薄层水流称为边界层。δ称为边界层厚度。边界层内流体的流态和特点：1.层流：在平板前端部分，水质点表现有稳定的分层流动，边界层沿板长方向增长较慢。2.紊流：在平板后部，水质点互相碰撞，运动方向极不规则，但其平均速度还是沿平板方向前进、界层厚度沿板长方向的增长较层流情况为快。3.过渡流：介于层流和紊流之间的一段过渡状态。2. 与平板边界层对比，船体表面边界层的特点。1.船体边界层外缘势流的速度和压力沿船体表面均发生变化。2.船体边界层内存在纵向压力梯度，首部压力高，中部较低而尾部又相应有所升高。3. 摩擦阻力的成因，及流体流态、雷诺数、湿面积对摩擦阻力的影响。摩擦阻力的成因：当船在静水中航行时，由于粘性作用，必带动一部分水一起运动，为携带这部分水一起前进，在运动过程中船体将不断供给这部分水质点以能量，因而产生摩擦阻力。在相同来流条件下，紊流的摩擦阻力系数较层流情况为大。当增大时，平均摩擦阻力系数和局部摩擦阻力系数均下降。减小湿面积可以降低摩擦阻力。4. 船体摩擦阻力的处理方法，相当平板定义。在“相当平板”假定的前提下，用平板摩擦阻力公式来计算船体的摩擦阻力。相当平板：在摩擦阻力计算中，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，该假定中的“光滑平板”就称为该船的“相当平板”。5. 平板摩擦阻力系数计算的1957ITTC公式，适用范围。6. 船体表面粗糙度，粗糙度对摩擦阻力的影响及其计算处理方法，ΔCf取值。 船体表面粗糙度可分为普遍粗糙度和局部粗糙度。普遍粗糙度主要是油漆面的粗糙度和壳板表面的凹凸不平，局部粗糙度主要为焊缝、铆钉、开孔以及突出物等粗糙度。微小的粗糙度会导致摩擦阻