船舶阻力第2章粘性阻力.pdfVIP

§2-1边界层和摩擦阻力

一、平板边界层

1、边界层厚度

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影响边界层厚度的主要因素有：来流速度v、

距板前单点O的距离x和流体的粘性〔运动粘性

系数〕。边界层厚度取决于有这三个物理量所

组成的无量纲数

2、边界层内的流动状态

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4、边界层理论的重要意义

将流体划分为截然不同的两局部，并分别加以

处理。〔1〕界层外面视为理想流体，可用势

流理论来解决；〔2〕界层内部那么视为真实

流体，需用边界层理论来求解。

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二、摩擦阻力的成因与主要特性

1、摩擦阻力系数

由牛顿内摩擦定理有：

那么整个平板的摩擦阻力为：

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假设平板如上图所示，那么平板摩擦阻力系数

为：

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2、摩擦阻力的主要特性

1〕在相同来流条件下，紊流边界层内速度梯度

较大，摩擦切应力较层流情况大，摩擦阻力

数也较大。编辑ppt6

2〕雷诺数对摩擦阻力的影响

当来流速度不变，由x增大引起雷诺数增大时，

界层厚度增加，边界层内速度分布的饱满度减

小。摩擦切应力和局部摩擦阻力系数均随雷诺

数增大而减小。

当x一定，由v增大引起雷诺数增大时，界层厚

度减薄，边界层内速度分布的饱满度增大。摩

擦切应力随雷诺数增大而增大。

当雷诺数增大时，摩擦阻力系数和局部摩擦阻

力系数均随之减少。编辑ppt7

3〕摩擦阻力与平板湿面积的关系

如果流体介质给定，当界层内的流动状态固定

时，那么摩擦切应力为常数。显然板长为L的

平板摩擦阻力的值正比于平板的湿面积。

这一结论对研究船体形状以减

小湿面积从而降低摩擦阻力具

有实际意义。

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1、边界层外缘势流不同

三、船体边界层2、界层内纵向压力分布不同

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§2-2平板摩擦阻力系数计算公式

目前还没有直接计算船体摩擦阻力的可靠公式，

工程上主要采用相当平板理论确定船体摩擦阻

力。

所谓相当平板，就是具有相同运动速度、相同

长度、相同湿外表积的平板和船体的摩擦阻力

相同。但实际船体外表不是平板，而是有曲度

的，同时船体外表还有粗糙度等。因此，用相

当平板理论计算得到的摩擦阻力与实船的摩擦

阻力有差异。

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一、光滑平板层流摩擦阻力系数公式

二、光滑平板紊流摩擦阻力系数公式

1、速度为指数的计算公式

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2、速度为对数的计算公式

1〕桑海公式

2〕柏兰特-许立汀公式

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