哈工程船院毕业设计答案(30题)

1、1 流体力学 1. Bernoulli X 卫Z C 方程2g 的物理含义（P70）: 2 gz c 该式是重力场中不可压缩理想流体定常流动的伯努利方程, 量流体的动能、压力能和位势能，方程右边常数表示总能量为一常值。该式两端都除以 g后，各 项均代表“某种高度”，依次是：速度高度（流体质点在真空中以初速度 V铅垂向上运动能达到 的高度）、压力高度（液柱底面上压力为 p时的高度）位置高度（质点在流线上的位置） 。 2 v 及其各项的物理意义（p151）: NS方程。各项代表单位质量流体上的力，左端依次代表局部惯性力 、迁移惯性力（非均匀场引起的），等式右端依次是质量力、压力的合力和 h匸 4.

2、 管内局部阻力 2g的产生原因和物理含义（p175）: 流体通过管路中各种部件时，由于周围流动的旋涡、转向或撞击引起的能量损失，是由于管路几 何形状的变化造成的，发生在局部。Z为局部损失系数由试验测得。 V （特征流速见上问） 5. 附加质量系数 所表示的物理意义（P123）: 整个流场的动能等于质量为入的流体以物体速度运动时所具有的动能。广义的附加质量系数入 ij , 表示物体沿j方向引起的i方向的附加质量。 6试述速度边界层的基本特征（p192）: 物体表面的流体速度为 0，在离开物体很小的距离处，流体速度迅速增大至均匀流动。 7试述边界层分离后产生的结果或现象（ p211）: 由于存在逆

3、压梯度区和壁面及粘性对流动的阻滞，边界层会产生分离 ，即下游流体在逆压梯度作用 下发生倒流，其堆积和倒流使回流流体把从上游来的流体挤出物面，使边界层内流体脱体。 8. 说明Newt on 和非Newt on流体的区别（p19）: 牛顿流体的粘性系数为常数且满足牛顿内摩擦定律（T =du/dy）; m du 非牛顿流体的剪切应力和变形速率之间不满足线形关系（近似关系T =K dy ）。 9. 说明无因次数 Re的物理意义（p182）: Re数是惯性力与粘性力量级之比， Re=UoL/v,反映了流体粘性的影响（ Re数愈大，粘性影响 越小；反之，Re数愈小，粘性则起主导作用）。 10说明无因次数

4、Fr的物理意义（p182）: V2 P 2 v (v )v 2. NS方程 t 该式是粘性不可压缩流体的 （非定常流动引起的） 粘性力。 hf 丄V1 d 2g的产生原因和物理含义（p174）: 入是沿程损失系数（是雷诺数和相对粗糙度的函数） 3.管内沿程阻力 由于粘性摩擦力产生。 ，l是沿程管道长度，d 左边各项代表单位质 3 Fr 数是惯性力与重力量级之比， Fr2=U02（gl） ，在讨论水波现象和兴波阻力时比较重要。 11. 说明无因次数 Ma 的物理意义（ p183 ）： 空间某一点处的 Ma数定义为当地的流速 V与声速a之比，Ma=V / a,反映了流体的压缩性，考 虑压缩相似性时

5、须保证 Ma 数相等，如高速飞机和导弹的气动力性能。 12. 说明粘性内摩擦力 产生的原因（ p17）： 两层流体间分子的吸引力 两层流体间分子的动量交换。对于液体，主要取决于前者；对于气体，主要取决于后者。 13. 说明雷诺湍流应力 pij 产生的原因（ p163）： 源于非线性的迁移惯性力项,它在物理上表示了由于湍流脉动引起的单位面积上的动量输运率, 这种动量的输运表现为湍流应力；从能量来看,平均流不断地对脉动流输送能量,从而维持湍流 的脉动。湍流应力是和平均流关联的。 14. 试述机翼升力产生原因（ p221 ）： 当机翼具有一定的攻角时,机翼两面的流线是不对称的,背流面上的流线密、速度

6、大、压力小, 为吸力面；迎流面上的流线稀、速度小、压力大,称为压力面。两面上的压差力即为升力。 15. 邓亚萍打出弧（上）旋球和削（下旋）球时,乒乓球的运动轨迹不同,解释其力学机理： 上旋球与下旋球的进攻角度不一样,也就是攻角不一样,一个产生升力,一个产生下洗速度。 16. 船舶在靠岸或两船并行时,操纵船舶非常困难或危险性很大,是什么原因？ 机翼理论：速度大,压力小,速度小,压力大,中间形成吸力面。 17. 什么叫水力光滑管（ p167）： 管壁的绝对粗糙度&小于层流底层的厚度3时，层流底层以外的湍流区完全感受不到管壁粗糙度的 影响,流体好像在完全光滑的管子中流动一样。这种管道称为“水

7、力光滑管” 。 18. 什么是流体质点（ p16 ）： V*内所有流体分子组成的流体团为流体质点， V*是能够给出（各物理性质，如密度、温度） 稳定平均值的最小单位。 19. 试述机翼失速后的现象（ p42）： 当攻角增大至某一值时,机翼背面尾涡区过于扩大,旋涡的脱落和运动使机翼产生剧烈的振动, 同时升力迅速降低,阻力急剧增大。 20. 试述流线的定义（ p50）： 流线是速度场的矢量线，在任意时刻 t,它上面任一处曲线的切向量 dr=dxi+dyj+dzk都与该点的 速度向量 v（x,y,z,t） 相一致。 21. 气体和液体的粘性系数随温度的变化规律有什么不同？ 随着温度的升高,液体的粘性

8、系数会下降,气体的粘性系数会升高。 22. 试写出静力学基本方程,并解释其含义。 P P0+ h ,它反映了重力场中不可压缩静止流体的压力分布规律。由静力学基本方程可以看出： 在重力场中,不可压缩的静止流体的压力分布是呈线性的,随深度呈线性增加。 静止流体中一点的压力 p由两部分组成：一是通过自由面均匀传递的压力 po；二是由重力产生 的压力 h ,等于单位地面积上高度为 h 的流体住重量 在同一种流体（=const）的连通域中，由同一深度流体质点构成的平面即为等压面， 即水平面为等压面。 23. 粘性流动是层流还是湍流的判据。 临界雷诺数，大于临界雷诺数（2300）为湍流，否则为层流4 24

9、. 根据海姆霍兹速度分解定理，流体微团的运动由哪三部分组成？ 流体微团的运动由平移、旋转和变形（包括线变形和角变形）三种形式组成。而这种旋 转与变形源于流体速度的不均匀性。 25. 什么是势流？ 满足拉普拉斯方程的流场（即不可压缩无旋流场） 26. 根据 h一将水波分为三类，分别为：无限深、有限深、长波其区别范围为:h/ 1/2; 1/20h/ 1/2; h/ M计 23，举例说明船体结构中什么是纵向构件，什么是横向构件？它们对船体总纵强度的贡献有 何不同？ 答：构件长边平行与船长方向的称为纵向构件，如，纵桁、纵舱壁、纵骨、外板、甲板板等。 它们承受总纵弯曲正应力。 构件长边垂直于船长方向的称

10、为横向构件， 如横舱壁、 肋骨、肋板、 横梁等。它们主要起着保证船体刚度的作用。 24，在船体横剖面内，最大的总纵弯曲正应力与剪应力分别发生在何处？ 答：最大的总纵弯曲正应力：距中性轴最远处； 最大的剪应力：中性轴处。 25，简述关于上层建筑参与总纵弯曲计算的“组合杆”理论的基本原理。通常在什么情况下 需要采用这一理论？ 答：基本原理：上建与主体作为两根不同的梁，各自遵循“平断面”假设，且彼此满足变形协 调条件。 在计算上建应力分布时， 可先按其完全参与总弯曲计算， 若不满足强度条件， 可按组合理论计 算，这样偏于安全。 26，举例说明：在船体结构的局部强度计算中，如何应用“相对刚度分析”来合

11、理的简化计 算构件的边界条件？ 答：支持构件的刚度小于被支持构件的刚度时， 按自由支持计算； 支持构件的刚度大于被支持 构件的刚度时，按刚性固定端计算。如肋骨和肋板的自由自持，肋骨和甲板的刚性固定。 27，如果需要在船体甲板上开一个尺寸一定的矩形孔，那么可以考虑采取哪些措施来降低应 力集中？ 答：在直角处采用较大圆弧；使矩形长边沿船长方向； 在舱口附近增加板厚； 采用高 强度材料。 28. 在海洋平台的强度计算中，选用不同波理论的主要依据是什么？ 答：根据海洋平台的工作水深（主要） ，计算用途与计算精度等要求，选用不同的波理论（艾 里波、 Stokes 高阶波、椭圆余弦波、孤立波） 。 29，

12、半潜式平台的结构分为哪几部分，其中那一部分是平台结构的薄弱环节？ 答：上层平台、下浮体、立柱、撑杆。其中撑杆最弱。 30，对于具有桁架式桩腿的自升式平台，在总体强度分析和桩腿局部强度分析中，桩腿的模 型化有何不同？ 答：总体强度分析中：桩腿的模型化为相当杆件； 局部强度分析中：桩腿的模型化为空间刚架。 阻力与推进 1、试述浅水域和深水域中船舶兴波的不同 深水中兴波的波幅随航速增加而增大，但是凯尔文角不随航速而变，浅水中随着航速的增大， 不仅兴波波幅发生变化，凯尔文角也发生变化。 2、完整叙述利用基尔斯方法确定船舶剩余阻力的步骤 1、确定棱形系数，宽度吃水比等船型参数，查 3 相关图谱分别确定设

13、计船和母型船的剩余阻力修正 15 系数K1、K2、K3，进而确定修正设计船剩余阻力系数的修正系数 K。 2、 由公式Cr=KCr 计算得出设计船剩余阻力系数，其中 Cr 为母型船剩余阻力系数。 3、 若船舶排水量、 船舯横剖面系数、棱形系数以及船宽和吃水比不变，试论述船长增加对船舶阻力 的影响 在一定长度后，船长增大，摩擦阻力增大；剩余阻力下降；对低速船而言，随船长的增大总阻力 不断增大；对高速船而言，船长较短时，船长增大，剩余阻力下降相当明显，剩余阻力减小值大于 摩擦阻力增大值，因而总阻力减小相当明显，随着船长的继续增大，剩余阻力下降渐趋缓慢，总阻 力的减小趋势也减缓，达到某一长度后，总阻力

14、为最小值，在此基础上进一步增大船长，总阻力反 趋增大。 4、 若船舶的排水量、长度、船舯横剖面系数和棱形系数不变，试分析船宽和吃水比变化对船舶阻力 的影响 对摩擦阻力影响很小； 在某些速度段 B/T 变小时剩余阻力趋于减小， 但是有的速度段 B/T 减小时， 剩余阻力大；对总阻力影响不大。 5、 叙述基于傅汝德假设确定船舶阻力的步骤 1、 由相当平板理论确定船体摩擦阻力； 2、 利用船模法或剩余阻力近似估算法确定剩余阻力； 3、 船体摩擦阻力和剩余阻力相加确定船体总阻力。 6、 叙述基于休斯观点确定船舶阻力的步骤 1 、由相当平板理论确定船体摩擦阻力； 2、 由船模实验方法确定形状因子 K；

15、3、 由模型试验或理论计算或近似估算方法确定船舶兴波阻力； 4、 摩擦阻力，形状阻力和兴波阻力相加获得总阻力。 7、 兴波阻力是怎样产生的，主要与那些船型参数和船型主尺度有关 由于船体兴波导致船体前后压力分布不对称而产生船舶运动相反方向上的压差力，即兴波阻力。 （或者从能量的观点，因兴波要消耗能量，船体要对水做功，根据作用力与反作用力的原理，水 对船体作用的反作用力的水平分量就是兴波阻力。 ） 影响最大的船型参数是船长和棱形系数。 8、 试叙述海军系数法确定船舶阻力的步骤 1、 确定设计船排水量，与母型船对应的航速。 2、 根据海军部系数，由母型船的排水量，航速和有效马力即可确定设计船的有效马

16、力。 9、 船模试验中为什么不能同时满足雷诺数和傅汝德数相等 雷诺数和傅汝徳数得出的船模的拖曳速度是相矛盾的。 10、 粘性阻力包括那些成分，这些阻力成分通常由那些方法确定 粘性阻力包括粘压阻力和摩擦阻力。16 粘压阻力由巴普米尔粘压阻力系数估算公式确定。 工程中，因粘压阻力在船体总阻力中占有的比 重较小，同时在阻力确定中也很难将其从船体总阻力中分离出来，因此常将粘压阻力合并到摩擦阻 力或兴波阻力中一并确定。 摩擦阻力由相当平板理论确定。 （假设具有相同长度，相同运动速度和湿表面积的船体与平板的 摩擦阻力相同） 11. 船舶运动大致可划分为哪三种典型航态，是如何划分的？ 1） 排水航行状态 F

17、r 1.0 2） 过渡状态 1.0 Fr 3.0 12. 有利干扰和不利干扰主要和那些参数有关 mL=n入+q入 n是正整数，q是正分数，m是系数（与弗劳德数和船型有关） 1） q=0不利干扰 2） q=0.5有利干扰 3） q为任意分数时一般干扰 13. 船体艏艉形状和尺度不变情况下加长平行中体，从船舶阻力角度重点应考虑那些问题？ 14. 简述许立汀中间速度法确定有限水深阻力的步骤。 1） 若已知深水阻力曲线 Rt汽绘制摩擦阻力曲线 Rf 如图。过 UR作U轴的垂线，分别交深水 阻力曲线和摩擦阻力曲线于点 A、B，线段AB的长度即表示深水中速度为 U 的船舶剩余组立 Rr 2） 由已知水深h

18、及U计算F r h=U/根号下（gh），查得Ui/U 得中间速度 Ui 3） 过Ui作U轴的垂线交Rf曲线于C点，由C点向上延长至D，去CD等于AB，得潜水中Ui 定速度对应的剩余阻力 Rr值 4） 由已知Ui值和【根号下（Am ）】/h,查得Uh 5） 过Uh点作垂线至F，取摩擦阻力等于 Ui对应的无限水深摩擦阻力 Rf,再将垂线向上延伸 E点, 使FE=CD，即得水深为h的浅水域中航速为 Uh的组立Rth 15. 三体船为什么可以降低船舶阻力，试分析之。 不仅可以通过增大单个片体的长宽比来降低兴波阻力，同时还可以通过片体捡的有利兴波干扰来降 低兴波阻力 16何谓螺旋的盘面比？ 伸张面积或展

19、开面积与盘面积之比称为盘面比。 伸张面积：螺旋桨各叶伸张轮廓所包含的面积之总和称为伸张面积。 展开面积：螺旋桨各叶展开轮廓所包含的面积之总和称为展开面积。 17. 空泡数是如何定义的，请解释各参数含义。 2 ， P0为流体压力，Pv为饱和蒸汽压力， 为流体密度，V0为水的流速。 18. 什么是螺旋桨的滑脱，它的大小表示什么？ 螺距与进程之差称为滑脱，它的大小表示桨叶剖面（叶元体）的攻角大小，即负荷 的大小。 19. 简述伴流的定义、成因及分类 定义：船在水中以某一速度向前航行时，附近的水受到船体的影响而产生运动，其表 现为船体周围附着一股水流，这股水流叫伴流。17 成因：（1）船身周围的流线运

20、动； （2）水的粘性作用；（3）船舶的兴波作用。 分类：形势伴流、摩擦伴流、波浪伴流。 20请解释尺度效应。 因雷诺数不同而对螺旋桨性能的影响称为尺度效应。 （敞水试验时，螺旋桨的进速系数和雷诺数不能同时相等，只能使雷诺数大于某一临 界值，这样桨模和实桨的雷诺数就不相等，由此引起的性能差异称为尺度效应。 ） 21简述空泡试验的相似条件 螺旋桨与模型的进速系数和空泡数相等。 如几何相似的螺旋桨进速系数相等，则对应点处的速度成比例，减压系数相等，如两者空泡数相 等，对应点处的减压系数与空泡数的关系一致，即模拟了空泡现象。 22何谓螺旋桨的初步设计问题？ 对于新设计的船舶， 根据设计任务书对船速的要

21、求设计出最合适的螺旋桨， 然后由螺旋桨的转速 及效率决定主机的转速与马力， 并据此订购主机。 23 根据螺旋桨叶元体的效率表达式分析其各影响因素。 叶元体的效率=周向诱导效率蒋由向诱导效率刈十元体的结构效率。 故其影响因素有：轴向诱导速度、周向诱导速度（速度越大，效率越低） ，推力负荷系数（推力 增加，效率降低） 、浆盘上的半径即盘面积（盘面积增加，效率增高） ，叶元体的阻升比和水动力螺 距角（阻升比越小，效率越高） 。 24螺旋桨的设计问题是如何分类的，各种螺旋桨设计问题分别适用于什么情况下的工程问题？ 螺旋桨的设计分为初步设计和终结设计。初步设计适用于由船速要求确定最合适的螺旋桨，然后 由

22、螺旋桨的转速及效率决定主机的转速与马力，并据此订购主机。终结设计适用于主机马力和转速 决定以后，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。 25船舶推进系数中包含哪些效率成份，各有什么物理意义？ 推进系数包含四个效率成分： 传递效率：表示主机到螺旋桨的机械损耗； 敞水效率：表示螺旋桨自身的效率； 相对旋转效率：表示伴流的不均匀性对转矩的影响； 船身效率：表示船体与螺旋桨之间的影响。 26. 船身效率的定义 船之有效马力 PE 与螺旋桨推功率 PT 的比值 27. 敞水螺旋桨效率的大致范围是多少？ 28. 螺旋桨的性能主要由什么位置的桨叶切面决定？ 29. 何谓螺旋桨的终结设计问题？ 主机马力和转速决定后，求所能打到的航速及螺旋桨的尺度。具体讲：已知主机马力 Ps、转速n和 有效马力曲线，确定所能达到的最高航速 V、螺旋桨的直径 D、螺距比P/D及效率n 0 30. 船体和螺旋桨的相互影响可以通过哪些系数联系起来？如果选取的这些系数过大或过小会有哪 些不利影响？ 伴流和推力减额 船舶设计原理 1. 分析船的实际吃水大于设计吃水 ,原因可能有哪些