船舶阻力第1章-总论

1、11-1 1-1 船舶快速性及其在设计中的地位船舶快速性及其在设计中的地位船舶的航速主要和所受到的阻力、主机功率的船舶的航速主要和所受到的阻力、主机功率的大小和推进效率高低有关。大小和推进效率高低有关。一、船舶快速性的含义一、船舶快速性的含义 船舶快速性的含义是：对一定的船舶在给定主船舶快速性的含义是：对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者，谓之快速性机功率时，能达到的航速较高者，谓之快速性好，反之为差。好，反之为差。或者，对一定的船舶要求达到或者，对一定的船舶要求达到一定航速时，所需主机功率小者，谓之快速性一定航速时，所需主机功率小者，谓之快速性好，反之为差。好，反之为差。2二、二

2、、 船舶快速性在设计中的地位船舶快速性在设计中的地位船舶的快速性是船舶诸性能中的重要性能之一船舶的快速性是船舶诸性能中的重要性能之一。快速性的优劣，对民用船舶而言将在一定程。快速性的优劣，对民用船舶而言将在一定程度上影响船舶的于使用性和经济性；对军舰而度上影响船舶的于使用性和经济性；对军舰而言，快速性与提高舰船的作战性能密切相关。言，快速性与提高舰船的作战性能密切相关。船舶阻力是研究船舶在等速直线航行过程中船船舶阻力是研究船舶在等速直线航行过程中船体所受到的各种阻力问题。主要内容有：阻力体所受到的各种阻力问题。主要内容有：阻力的成因及性质；阻力随船型、航速和外在条件的成因及性质；阻力随船型、航

3、速和外在条件的变化规律；减小阻力的方法、寻求设计低阻的变化规律；减小阻力的方法、寻求设计低阻力的优良船型；阻力的估算等。力的优良船型；阻力的估算等。3三、三、 研究方法研究方法1、理论研究方法、理论研究方法提出解决问题的思路提出解决问题的思路 建立物理或数学模型建立物理或数学模型 理论计算理论计算 结果分析结果分析 探求有关机理与规律探求有关机理与规律 2、试验方法、试验方法船模试验和实船试验。船模试验和实船试验。3、数值模拟、数值模拟数值模拟只能解决部分问题，而大量的快速性数值模拟只能解决部分问题，而大量的快速性问题，主要还是依靠模型试验。问题，主要还是依靠模型试验。41-2 1-2 船舶阻

4、力的成因及分类船舶阻力的成因及分类一、船舶阻力划分一、船舶阻力划分 5船舶阻力划分船舶阻力划分 由于空气密度约为水密度的由于空气密度约为水密度的1/8001/800，故空气阻力，故空气阻力远小于水阻力，水阻力是船舶阻力的主要成分远小于水阻力，水阻力是船舶阻力的主要成分。而水阻力中船体阻力是本书研究的重点。而水阻力中船体阻力是本书研究的重点。 6二、船体阻力划分二、船体阻力划分 1、按产生阻力的物理现象分类、按产生阻力的物理现象分类 2、按作用力的方向分类、按作用力的方向分类 3、按流体性质分类、按流体性质分类 784、傅汝德阻力分类、傅汝德阻力分类 91-3 1-3 阻力相似定律阻力相似定律一

5、、粘性阻力相似定律（雷诺定律）一、粘性阻力相似定律（雷诺定律） 上式共有上式共有5个有量纲的物理量个有量纲的物理量10根据流体力学定律，取质量、长度、速度根据流体力学定律，取质量、长度、速度三个三个量作为基本物理量，则其它两个物理量的量纲量作为基本物理量，则其它两个物理量的量纲表达式为：表达式为： 11结论：结论：对于一定形状的物体，粘性阻力系数仅对于一定形状的物体，粘性阻力系数仅与雷诺数有关，当雷诺数相等时，两形似物体与雷诺数有关，当雷诺数相等时，两形似物体的粘性阻力系数必相等，称为的粘性阻力系数必相等，称为雷诺定律雷诺定律。12二、兴波阻力相似定律（傅汝德定律）二、兴波阻力相似定律（傅汝德

6、定律） 上式共有上式共有5个有量纲的物理量。个有量纲的物理量。根据流体力学定根据流体力学定律，取质量、长度、速度律，取质量、长度、速度三个量作为基本物理三个量作为基本物理量，则其它两个物理量的量纲表达式为：量，则其它两个物理量的量纲表达式为： 131415结论：结论：对于给定船型的兴波阻力系数仅是对于给定船型的兴波阻力系数仅是傅傅汝德数的函数，当两形似船的傅汝德数相等时汝德数的函数，当两形似船的傅汝德数相等时，兴波阻力系数必相等，这称为，兴波阻力系数必相等，这称为傅汝德定律傅汝德定律。对于实船和船模，由于它们船型相似，要对于实船和船模，由于它们船型相似，要求求傅汝德数相等，故它们的兴波阻力系数

7、必相傅汝德数相等，故它们的兴波阻力系数必相等，可表示为：等，可表示为：16结论：结论：形似船在相同的形似船在相同的傅汝德数时，单位排水傅汝德数时，单位排水量兴波阻力必相等。这称为量兴波阻力必相等。这称为傅汝德比较定律傅汝德比较定律。由此可知，试验求得船模的兴波阻力后，就可由此可知，试验求得船模的兴波阻力后，就可以得到相应速度时的实船兴波阻力。以得到相应速度时的实船兴波阻力。17三、船体总阻力相似定律（全相似定律）三、船体总阻力相似定律（全相似定律） 上式共有上式共有6个有量纲的物理量。个有量纲的物理量。根据流体力学定根据流体力学定律，取质量、长度、速度律，取质量、长度、速度三个量作为基本物理三个量作为基本物理量，则其它两个物理量的量纲表达式为：量，则其它两个物理量的量纲表达式为： 1819结论：结论：水面舰船的总阻力系数是雷诺数和傅汝水面舰船的总阻力系数是雷诺数和傅汝德数的函数；若能使实船和船模的雷诺数和傅德数的函数