流应用体力学在船只中的应用.ppt

流体力学在船只中的应用 船，人类最早的运输工具之一。 它连接了七大洲，把文明传向世界在科学知识的海洋里，我们乘坐探 索之船，向那片未知的水域驶进。 其实，船在航行过程中会受到很多因素的影响，比如水的阻力、水流速度等。因此流体力学的运用，可以提高船舶的运行速度和效率。 船舶的分类 推进器是为船舶提供动力的工具。按推进器的作用方式可分为主动式和反应式两类。靠人力或风力前进的纤、帆等为主动式，桨、橹，明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。 竹筏 竹筏 帆船 帆船提供动力原理 一般人对于帆船往往认为是被风推着跑的。其实风的动力以两种形式作用于帆，帆船的最大动力来源是所谓的“伯努利效应”。当空气流动得快的时候，在正面挡住它的物体就会受到空气的冲击，这种冲击产生的压力我们称为动压力。当帆船顺风行驶时，就是空气对帆的动压力推动帆船前进的。由“流速增加，压强降低”的伯努利原理知道，当空气向一个方向流动时，它向侧面作用的力就要相对减小。也就是说气体流动速度越大的地方，动压力压强越大，而静压力压强越小。流速愈小的地方，动压力压强愈小而静压力压强愈大。这样气体流速小的地方对流速大的地方就会产生一个侧向的压力，这个力称为静压力。当迎风驶帆时，船正是在风的静压力推动下前进的。 木舟（桨提供动力） 以明轮提供动力的船 明轮提供动力的原理 蒸汽机带动明轮，使桨轮转动，桨轮上叶片泼水，推动船舶前进。由于蒸汽机船上装有明轮，故这种装有蒸汽机带动明轮来推进的船舶称为轮船。 以喷水推进器为动力的船 推进器模型 喷水推进器原理 喷水推进器是用水泵作动力，将水从船底孔吸入，经舷部管子，把水从船后方向排出，靠水的反作用力来推进船舶。 以螺旋桨为动力的船 螺旋桨提供动力的原理 螺旋桨是指靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力的装置或有两个或较多的叶与毂相连，叶的向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种船用推进器。螺旋桨分为很多种，应用也十分广泛，如飞机、轮船等。 根据流体力学提高船速和效率的方法 材料学 提供降低摩擦力的船舶表面涂料和材料，根据设想，使油漆涂料利用和和水分子类似的张力作用可以使摩擦力大幅度减小，从而使船舶速度有效提高。主要面临的问题是这种材料的造价高昂和污染性问题。 结构学 将船舶的表面结构制造成摩擦力最小的形状，目前最可靠的形状是水滴形，这种结构将流体力学应用到最佳状态，根据测试可以提高船速60%——90%以上，能大幅度降低能源损耗。 仿生学 目前最被科学家看好的方法，就是采用设备模拟水下海豹、海豚等动物在水下高速运动时能在身体表面产生一张水膜的方式，在航行器表面制造出一个封闭式的水泡，是航行器完全包裹在这种水膜中，测试结果可以降低90%以上的摩擦力，目前基本所有的难度都克服了，就是这个水膜、水泡的大小还是问题。 谢谢大家！