船舶阻力复习及答案.docx

船舶阻力复习及答案第一章概述1. 船舶快速性，船舶快速性问题的分解船的快速性：在给定的主机功率下，这种快速性对某艘速度较高的船是有好 处的或者，一个当一艘给定的船需要达到一定的速度时，主机功率越小， 速度越快船舶快速性被简化为两个部分：“船舶阻力”部分:研究恒速直线航行时船体遇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的相互作用，以及船 舶、机器和螺旋桨（推力进入设备）匹配问题2. 船舶阻力，船舶阻力研究的主要内容和方法船舶阻力：在航行过程中，由于流体（水和空气）阻止船舶前进的力，它与船体的运动同相反作用力被称为船的阻力船舶阻力研究的主要内容：一定速度在水中直线航行的船舶遇到各种阻力的原因和特性； 2.阻力随速度、船型和外部条件的变化规律；3. 研究降低阻力的方法，寻求设计低阻力的优秀船型4. 如何准确估算船舶阻力，为螺旋桨（螺旋桨）设计提供依据，以确定主 机功率研究船舶阻力的方法；1. 理论研究方法：应用流体力学理论，通过观察、调查、思考和分析问题，抓住问题主题的核心和关键，决定要采取的措施2. 试验方法：包括船模试验和实船试验船模试验是基于对问题本质的理性 理解，根据相似性该理论在测试单元中进行测试，以获得问题的定性和定量 解决方案。

3. 数值模拟：根据数学模型，用数值方法预测船舶的航行性能，优化船型 和螺旋桨设计3. 水面舰船阻力的构成及各阻力产生的原因船舶在水面航行的阻力包括裸 船体阻力和附加阻力，其中附加阻力包括空气阻力、风暴阻力和附体阻 力船体阻力产生的原因：波浪在船体运动过程中上升，船头的波峰增加了头部 压力，而船尾的波谷降低了尾部压力，产生了波浪阻力；由于水的粘性，在 船体周围形成一个“边界层”，使船体在运动过程中受到摩擦阻力涡流 通常是在船体曲率突然变化时产生的，尤其是在船尾，导致涡流的出现 举升船体前后的压力不平衡，导致粘性压力阻力4. 船舶阻力的分类方法1. 根据产生阻力的物理现象，船体的总阻力由兴波阻力、摩擦阻力和粘性压 力阻力Rpv组成Rt=Rw+Rf+Rpv2. 按作用力方向分类：分为垂直于船体表面压力和船体表面切向水质点的波 浪和涡流产生的摩擦阻力，即Rt=Rf+Rp3. 按流体性质分类：分为造波阻力和粘滞阻力（摩擦阻力和粘滞压力阻力），即RT = RW+RV.4福柯阻力分类：分为摩擦阻力和残余阻力（粘 滞压力阻力和造波阻力），即Rt=Rf+Rr5. 船舶动力学相似律，研究船舶动力学相似律的意义，以及粘性和重力互不 相关的假设。

船舶动态相似律：船舶在水面航行的阻力，船体的几何尺 寸，速度，水的运动粘度系数，通过使用函数表示，水的质量密度和重力加速度与船体阻力和这些物理量 之间的关系有关研究船舶动态相似律的意义：如果建立了船舶阻力的函数表达式，就可以 给出船舶模型和实船满足动态相似的条件，并以此为基础将船模试验结果 转化为实船第二章粘性阻力1边界层，边界层厚度& 边界层中的流体流动模式及其特征边界层：当水流过平板时，由于水的粘性，平板表面的水质点附着在平板二板表面的速度是0根据板表面的速度8达到来流速度，这种具有粘性效 应的薄层水称为边界层8称为边界层厚度边界层中流体的流动模式和特性；1 .层流：在板的前端，水质点呈现稳定的分层流，边界层沿板的长度缓慢增长2.湍流：在平板的后面，水质点相互碰撞，运动方向极不规则， 但平均速度仍沿平板一侧边界层的厚度在板长度方向上增加得比层流情况下快3. 过渡流：层流和湍流之间的过渡状态2. 与平面边界层相比，船体表面边界层的特征1. 船体边界层外缘的势流速度和压力沿船体表面变化2. 船体边界层中存在纵向压力梯度头部压力高，中部压力低，尾部压力相应增加3. 摩擦阻力产生的原因以及流体流动方式、雷诺数和湿面积对摩擦阻力的影响。

摩擦阻力产生的原因：当船在静止的水中航行时，由于粘性效应，它会带动一部分水一起运动来运载这种水的分流是一起进行的在运动过程中，船体将不断向这种引水颗粒提供能量，从而产生摩擦阻力在相同的来流条件下，湍流的摩擦阻力系数大于层流当增加时，平均摩擦 阻力系数和局部摩擦阻力系数降低减少湿面积可以减少摩擦阻力4. 船体摩擦阻力的处理方法相当简单在“相当平板”的前提下，用平板摩擦阻力公式计算船体的摩擦阻力等效板：在摩擦阻力计算中，实船或船模的摩擦阻力分别等于相同的速度、相同的长度和相同的湿度光滑平板与面积的摩擦阻力，这个假设中的“光滑平板”被称为船的“相当平板”5.1957ITTC平板摩擦阻力系数计算公式，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方法，s C值船体 表面粗糙度可分为一般粗糙度和局部粗糙度一般粗糙度主要是油漆表面 的粗糙度和壳板表面的不平度，局部粗糙度主要是焊缝、铆钉、开口、突 起等的粗糙度小的粗糙度会导致摩擦阻力的大幅度增加船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响以“粗糙度裕量系数”的形式计算，Cf =0.00047. 船舶的脏底，脏底对船舶阻力的影响，以及减少脏底影响的措施船底脏 污：在船舶运行过程中，船体的水下部分会长时间浸没在水中。

除了钢板的 腐蚀，海水生物体会附着在船体上生长船体表面不平坦，这大大增加了船体表面的 粗糙度，并大大增加了阻力这种现象被称为脏底肮脏的船底会增加船的 总阻力，导致船速下降防止和处理脏底的方法通常是在船体表面涂防锈漆两次，然后由于防污而 涂防污漆一次或两次生漆具有避免污染的作用，能在层状底层保留一定的毒素含量，并能杀死 幼贝、海藻等此外，船底脏兮兮的船只在航行前会在淡水港口停泊几天， 大多数附着在船上的贝类和海藻会因死亡而脱落8. 计算船体摩擦阻力的步骤1. 计算船的湿表面积计算雷诺数3根据光滑平板的摩擦阻力公式计算或 在相应的表格中检查计算摩擦阻力系数Cf 4确定粗糙度余量系数Cf = 0.0004 5计算船的 摩擦阻力9. 降低船体摩擦阻力的有效实用方法1. 减少潮湿区域2降低表面粗糙度3边界层控制4. 注入降阻剂5气膜减阻使用高性能船舶10. 粘性耐压的原因、基本特性及船体粘性耐压的处理方法粘性阻力产生 的原因：在实际流体中，由于粘性形成边界层，消耗动能产生水质点压差导 致边界层分离边界层分离后产生的旋涡造成船的前后压差，产生粘性压力 阻力粘性耐压特性：1船体后部收缩，沿曲面的速度变化缓慢，粘性压力阻力 减小。

2.使用蝴蝶结对于底部凸起的球形鼻，头部舱底侧的水流明显倾向 于水平方向流动，可以明显改善阻力性能3.层流的粘性压力阻力大于湍 流粘性阻力的处理方法：一是将粘性阻力分为兴波阻力，统称为残余阻 力；另一种是将粘性压力阻力与兴波阻力结合起来粘性压力阻力通常被称为 形状因子和摩擦阻力形式的粘性阻力11. 在设计一艘船以降低船体的粘性压力阻力时，应该注意什么？1. 应该注意船的船体形状2.应避免船体曲率的过度变化3.应适当注意 前机身的形状第三章波阻1. 深水平面波的波形、波长、周期、波速、波能、波能传播速度及其相互关 系2. 船舶行波的成因，船型波的主要特征，开尔文角船舶行波的原因：当水流 过弯曲的船体时，沿船体表面的压力分布不同，导致船体周围有水水面上 升或下降，在重力和惯性的作用下，实际的船波在船后形成船舶行波的特 点：1开尔文角：剪切波和散射波的交点形成一个锐角，每个锐角和原点之间的连 接称为尖点线，即它和运动方向之间的夹点 角度是19° 2这叫做开尔文角3. 兴波干扰、兴波长度M1和船舶兴波干扰的结果兴波干扰：由于实际船体兴波中存在船舶首波系统和船尾波系统，两个波系 统的切变波在船尾相遇。

和叠加，这种现象被称为造波干涉造波长度：船头切变波第一个波峰和船尾切变波第一个波峰之间的距离称为 造波长度4. 船体波浪阻力的主要特性随着船速的增加，兴波阻力会迅速增加，而 对于低速船，兴波阻力只占总阻力的一小部分对于高速船，兴波阻力将占很大比例5. 影响兴波阻力的主要船型参数1.船首形状对兴波阻力的影响最大在相同的Fr下，丰满船的Cw较大3. 波长与波长的比值也对造波阻力有影响造波干扰主要与左旋和右旋有关6. *用n理论和傅立叶数预测波阻抗的波峰和波谷点7. 通过船模试验确定船体兴波阻力的二维法和三维法二阶方法Cr二Ctm-Cfm，通过模型试验确定剩余阻力系数Cr,确定兴波阻 力并进行分析三维方法Cw =Ctm-(1+k)Cfm，通过模型试验确定兴波阻力系数，以确定 和分析兴波阻力8. 降低常规船舶兴波阻力的船舶设计新概念降低常规船舶兴波阻力的方法：1选择合理的形式系数；2.设计好的目的和目的；3.造成有利的波浪 干扰；4.在高速排水船上安装吸波水翼应用不同的设计概念来降低兴波阻力：1双壳船和多壳船的设计概念:2.将船体吊出水面的设计概念:3 .潜入船体的设计概念：4.复合设计概念9. 波浪破碎阻力的成因及特点。

破冰阻力的原因：破冰阻力出现时船体周围复杂波浪运动的结果破冰阻力 特性：1对于高速的丰满船来说，破冰阻力是一个不可忽视的阻力因素 破冰阻力来自船头3处的非线性波浪破碎对于具有相似几何形状的丰满 船舶，破冰阻力随着Fr 4的增加而增加对于同一个丰满的船舶，在相同 的航速下，压载状态下的吃水较小，吃水弗劳德数较大，破冰阻力高于满载 状态下的5系统试验表明，破冰阻力与船型参数有关，主要是宽吃水比、 入流段长度和球管延伸长度第四章附加阻力1. 船舶附体，附体阻力，确定附体阻力的实用方法，逐个去除法，附体阻力 系数的确定船舶附件：安装在船体外部的舵、舱底龙骨、轴包架、轴及支撑轴架等附 件附着阻力：由于水对船舶附着的影响而增加的阻力部分称为附着阻力测定附肢阻力的方法：1使用现有数据或经验公式进行估算；2.通过 模型 试验确定附件阻力一个接一个的移除方法：在添加所有附件后，在测试过程中从后向前依次移 除附件附体阻力系数的确定：实船的附体系数等于模型的附体系数，即 Kaps=Kapm2. 从减小附肢阻力入手，阐述了设计附肢时应注意的原则1.附件应沿着船体的流线方向布置，其目的是减少附件产生的涡流，从而减 少粘性压力阻力。

2. 尽可能使用潮湿面积较小的附件，以减少附件引起的摩擦阻力3. -般来说，附肢沿水流方向应采用流线型对称截面，这对降低附肢阻力有 重要作用3. 船舶航行中的空气阻力、空气阻力系数的确定及船舶设计中降低空气阻力 的措施船舶航行时的空气阻力：船舶航行时，船体吃水线上部和上部结构将受到空 气阻力包括摩擦阻力和粘性压力阻力船舶设计中减少空气阻力的措施：上部结构应 尽可能的低和长，并应尽可能的减小船中部水域的投影面积，以减小迎风 面积；上部结构的前端应该设计成流线型，而后端可以是阶梯状4. 波浪中的阻力增加，影响阻力的因素增加波浪中阻力的增加：在风浪中 航行的船的阻力将比在静水中航行的船的阻力大，这种增加的阻力称为波浪 阻力阻力增加了影响波浪阻力增加的因素：1从波浪情况来看，同一艘船遇 到的波浪越大，船体运动越剧烈，阻力越大；波浪中阻力的增加主要取决于 船舶纵摇和升沉运动的强度以及与波浪的相位关系刘易斯的研究指出， 当波浪的波长等于或大于船长的波长时，运动将大大加强，波浪中的阻力增 量也将显著增加2.从船型方面来看，船模波浪试验和实船试验结果表 明，静水中阻力较小的船舶阻力增量也相对。