船舶阻力复习题PDF

船舶阻力复习思考题14船海611、6121.何谓“船舶快速性”？在给定航速要求情况下，设计时追求高的船舶快速性是否还有意义？为什么？“船舶快速性”是研究船舶尽可能消耗小的主机功率以维持一定航速的能力。或者说：在给定主机功率时，表征船舶航速高低的一种性能。根据快速性的含义，对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者，谓之快速好，反之较差。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，谓之快速性好，反之较差。所以在给定航速要求情况下，设计时追求高的船舶快速性仍有意义。快速性是船舶性能中的重要性能之一。快速性的优劣，对民用船舶来说将在一定程度上影响船舶的使用性和经济性。对于军用舰艇而言，快速性与提高舰艇的作战性能密切相关。（不用记这段）2.简述船舶阻力的分类。船体阻力的分类。P153船舶阻力：按流体种类分：空气阻力、水阻力。船舶阻力：裸船体阻力、附加阻力。附加阻力：附体阻力、汹涛阻力、空气阻力。船体阻力Rt：P154按产生阻力的物理现象分类：兴波阻力Rw、摩擦阻力Rf、粘压阻力Rpv按作用力的方向分类：摩擦阻力Rf、压阻力Rp；按流体性质分类：兴波阻力Rw、粘性阻力Rv（粘压阻力Rpv，摩擦阻力Rf）。傅汝德阻力分类：摩擦阻力Rf，剩余阻力Rr（粘压阻力Rpv、兴波阻力Rw）。3.影响船体阻力的因素主要有哪些？①船型②航速③外界条件（水深，温度，流体介质等）4.若要直接从船模的总阻力求实船的总阻力，必须满足怎样的相似条件？事实上这样的条件能实现吗？为什么？需满足：粘性阻力相似定律——雷诺定律兴波阻力相似定律——傅汝德定律船体总阻力相似定律——全相似定律：不能，因为①船模要在运动粘性系数比水小得多的流体中进行试验，目前还办不到②若在水池中进行试验，则船模的速度较大，难以实现5.何谓相当平板？引入相当平板概念后船体曲率为什么会影响摩擦阻力？影响情况如何？相当平板：实船和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”。弯曲船体表面的水流之平均速度较平板情况为大，其平均边界层厚度必较薄，同时弯曲表面易发生边界层分离以致产生旋涡。会增加摩擦阻力，但是这种阻力增加量是比较小的，因为弯曲表面所引起摩擦阻力的增大与分离点后漩涡区摩擦阻力的减少有所抵消，考虑到各种因素之间的互相抵消作用，摩擦阻力的增量是较小的6.相对粗糙度一定时，摩擦阻力系数随Re数的变化可分为哪三个阶段？（1）、水力光滑阶段。当Re较小时，Cfr与光滑平板摩擦阻力系数Cf重合。即粗糙度对阻力没有影响。（2）、过渡阶段。当Re增大到某一值时，Cfr开始大于光滑平板摩擦阻力系数，且他们之间的差值逐渐增大。（3）、完全粗糙阶段。当Re继续增加到某一雷诺数后，△Cf=（Cfr-Cf)基本不再随Re而变化。7.阐述船体表面粗糙度对阻力的影响。船体表面粗糙度可分成两类：普遍粗糙度（漆面粗糙度）和局部粗糙度（结构粗糙度）。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等。局部粗糙度主要为焊缝、铆钉、开孔以及突出物等粗糙度。这些微小的粗糙度会导致阻力的大幅度增加。8.在计算船模的摩擦阻力时，为何不必考虑粗糙度补贴？船模表面由于加工精良，同时速度要比实船低得多，因此船模表面粗糙度相对于其界层的层流底层要小，所以一般认为船模表面属于水力光滑情况，即不考虑表面粗糙度对摩擦阻力的影响。9.何为污底？为何污底造成船速下降？船舶在营运过程中，船体水下部分因长期浸泡在水中，除钢板被腐蚀外，海水中的生物，如贝类、海草等将附着在船体上生长，使船体表面凸凹不平，大大增加了船体表面的粗糙度，阻力增加很大，这种现象称为“污底”。污底造成船速下降。一方面由于污底直接增加了阻力，另一方面由于阻力增加导致推进器运转情况改变，致使螺旋桨效率下降。10.防治污底的方法？防治污底的方法通常是先咋船体表面敷涂两遍防锈漆，然后再涂一二遍防污漆。此外，污底的海船在淡水港内停泊数日后再行出海，其附着的贝类和海草的大部分因死亡而脱落。对污底严重的船必须定期进坞除污，重新油漆。11.试述船体摩擦阻力计算步骤（P179）(1)计算船的湿表面积.(2)计算雷诺数Re=vLwl/v,其中Lwl为水线长，v是船速，v是水的运动粘性系数，如无特殊注明，对于实船取标准水温t=15摄氏度的数值。(3)根据光滑平板摩擦阻力公式算出或由相应的表中查出摩擦阻力系数C1.(4)决定粗糙度补贴系数ΔCf的数值，目前我国一般取ΔCf=0.4*10-3.(5)根据Rf=（Cf+ΔCf）*ρv2S/2算出船的摩擦阻力。12.对肥大船型首舭涡的产生对阻力和浮态有何影响？（P182底部）对于丰满船特别是肥大船型常在船首舭处产生外旋的舭涡，在船尾舭处产生内旋的舭涡。船首舭涡是船体粘压阻力的一部分。肥大船型的船首形状对船首舭涡影响很大，因此首部形状与粘压阻力的关系同样需要注意。由流线实验知首部舷侧水流沿斜向流入船底，因此舭部很易产生界层分离而产生舭涡。舭涡的产生使船首底部形成低压区，不但使粘压阻力增加，而且造成了船体航行过程中的埋首现象，又会增加阻力。13.型线设计时，从减小粘压阻力出发应注意哪些原则？（P182）（1）船体后体长度Lr。又称去流段长度，应满足Lr≥4.08(Am)½.这里，Am为船中横截面面积。（2）船的后体收缩要缓和。具体要求是：对不同航速范围的船舶，其船尾水线与中线之间的夹角应随航速增大而缩小。14.为什么说“企图通过改变船体形状来减小摩擦阻力是无甚收益的”？（P170）对于船体弯曲表面的研究表明，船体的摩擦阻力的确大于相当平板的摩擦阻力。但是这种阻力增加量是比较小的，其原因在于弯曲表面所引起摩擦阻力的增大与分离点后漩涡区域摩擦阻力的减小有所抵消，考虑到各种因素之间的相互抵消，傅汝德假定在实用上不致发生很大误差。因此，可认为船体弯曲度对摩擦阻力的影响并不显著，故一般认为想通过改变船体形状来减少摩擦阻力是无甚收益的。15.试述船波成因及其图形特征。（P191、194）在船舶驶过之后，留在船体后方并不断向外传播的波浪称为船行波。水流流经弯曲的船体时，沿船体表面的压力分布不一样，导致船体周围的水面升高或下降，在重力或惯性的作用下，在船后形成实际的船波。（1）整个船行波分为首尾两个波系，各由横波和散播组成。（2）整个波系基本上集中在凯尔文角所限定的扇形面范围内。（3）船首横波通常在船首处略后处为波峰，而船尾横波则在尾柱略前处由波谷开始。（4）整个波系的各散波之间及散波与横波之间互不干扰。（5）船首尾两横波在船尾部分互相混合，组成合成横波。16.试从受力和能量观点说明兴波阻力的成因。P191、196）受力：水流流经弯曲的船体时，沿船体表面的压力分布不一样，导致船体周围的水面升高或下降，在重力和惯性的作用下，形成兴波阻力。（网上推荐的）能量：船舶在水面航行时产生波浪，船体必须提供兴波的波能，即要克服兴波阻力做功。17.何为兴波干扰？何谓有利干扰？不利干扰？设计时应注意什么原则？（P195）由于实际船体兴波存在船首波系和船尾波系，且两波系中的横波在船尾处相遇而叠加，这种现象称为兴波干扰；如果首波波峰在船尾与尾波波谷相叠加，则合成横波波幅减小，兴波阻力减小，这种情况称为有利干扰；如果首尾横波波谷相叠加，则合成波的波幅增大，波能必然增大，因而兴波阻力随之增大。这种情况称为不利干扰。18.在船舶设计中为了减小兴波阻力，要更注重前体形状的设计，为什么？（P200）在兴波阻力中的“自然兴波阻力”部分的大小与首尾横波、散波的波高关系甚密，而这些波浪的波高受船体形状（主要是首尾端形状）的影响，特别是首部形状的影响尤为突出。19.减小兴波阻力有哪些途径？相应根据是什么？（P209）一．减少常规船兴波阻力：选择合理的船型参数；设计良好的首尾形状；造成有利的波系干扰；高速排水型艇安装消波水翼。根据：设法减小其兴波幅值，从而使兴波阻力有所减小。二．应用不同设计概念：双体和多体船设计概念；使船体抬出设计概念；船体下潜设计概念；复合设计概念。根据：不同的设计概念能产生不同于常规船的水面航行状态方式，从而减小兴波阻力。20.现行利用模型试验研究分析兴波阻力的采用什么方法？现行的模型实验方法是根据（1+k）法即三因次法Cw=Ctm-(1+k)Cfm的关系式，通过模型试验确定兴波阻力系数来研究、分析兴波阻力，可较二因次分析法更正确的反映兴波阻力的特性。21.对于高速船模型试验，通常用剩余阻力曲线来分析兴波阻力的特性，为什么？对高速船，剩余阻力中的绝大部分是兴波阻力，因此，已足以反映兴波阻力的特性22.附体的定义，主要的阻力成分及确定附体阻力的方法。附体的定义：主要成分：支轴架等这类较短的附体，其阻力成分主要是粘压阻力，并可认为其阻力系数与速度无关；而舭龙骨、轴包套等较长的沿流线方向安装的附体，主要是摩擦阻力确定方法：1：应用已有资料或经验公式确定附体阻力2：、没应用模型试验确定附体阻力23.从减小阻力出发，设计附体时应注意哪些原则？1：附体应沿船体流线方向设置，其目的是减小由附体所产生的漩涡，从而减少粘压阻力。2：尽可能采用湿面积较小的附体，其目的在于减小附体所引起的摩擦阻力3：一般附体沿水流方向应采用流线型对称剖面24.何谓尺度效应?在应用试验方法研究船的快速性问题时，由于模型与实船之间的绝对尺度不同，且不能同时满足全相似定律，因而引起某些力、力矩或压力系数甚至流态等性能方面的差别25.失速、储备功率，服务速度、试航速度的定义。①由于波浪阻力增值的存在，如保持静水中相同功率时，航速必然会下降，这种航速的减小称为速度损失或简称失速。②波浪中阻力增值，如要维持静水中的相同速度，则必须较原静水功率有所增加，所增加的功率称为储备功率。③以持久功率（约为额定功率的85%~90%）在平均海况下船舶所能达到的航速称为服务速度.④船舶建成后，在要求装载情况下，且主机以额定功率在平静水面中所能达到的速度叫试航速度。26.影响空气阻力的因素有哪些？1：船舶水上部分的外形2：风的相对速度大小和方向27.在波浪中引起阻力增加的主要原因是什么?1：船体运动2：船体对波浪的绕射作用28.船模阻力试验的依据是什么？（好长，可以看P226）由于在试验池内进行实验，无法实现全相似的条件；在满足重力相似的条件下，保持Fr数相等的情况下进行；由于试验船体周围边界层中的水流都是出于紊流状态，因而要求船模试验的雷诺数必须在2X106以上，并且在首部5%Lm处安装激流装置。29.拖车式和重力式船模试验池的优缺点？拖车式：优点：1：可以采用较大尺度的船舶，因此尺度效应较小，实验结果的准确性较高2：能进行广泛的试验，除了船舶阻力试验外，还可以进行船舶推进，船舶耐波性，船舶操纵性以及船舶强度和振动等方面的试验重力式：（感觉没什么优点，不会考的吧？！）优点：P226靠重物下落拖动船模，当船模达到等速前进时，砝码重力等于船摸阻力。缺点：仅能进行小船模的阻力实验，无法满足现时对船舶性能研究的需要。30.船模试验前应做哪些准备工作?P227，首先按一定要求制作试验用的船模，其次船模在试验前要安装人工激流装置，安装激流丝后进行称重工作，然后通过调整压载重量的位置使船舶没有横倾，首尾赤水满足规定的要求，最后将船模安装到拖车上。31.设计模型试验时，应根据哪些因素确定船模长度？对模型加工有什么要求?P227，船模的缩尺比依据水池的长度、拖车最高速度以及实船的尺度和航速来确定。船模线型要与实船保持几何相似，表面必须光洁，满足一定的加工精度。32.船模阻力数据表达法的目的、要求是什么?P235.236，目的：一是船体阻力换算，另一是比较船型阻力性能之优劣。要求：1.无量纲化，2.选定Fr数或类似形式作速度参数，3.阻力与速度之间的函数形式既要便于进行阻力换算，又要能够比较不同船型的阻力性能的优劣。33.几何相似船模组试验阻力试验可以解决哪些问题？P232通过几何相似船模组阻力实验研究不但可验证阻力换算方法的准确性，而且还可以比较不同换算方法的合理性，同时亦可研究形