船舶阻力第一章

《船舶阻力与推进》-------船舶阻力部分第一章绪论

§1.1船舶快速性及研究方法

一、船舶快速性

1、定义：

船舶快速性是研究船舶尽可能消耗较小的机器功率以维持一定航行速度的能力的科学。

船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航行速度快慢的一种性能。

船舶性能：

{浮性、稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性}

2、船舶快速性研究所包含的两部分内容（1）船舶阻力：研究船体在运动过程中所受到的各

种阻力问题。（2）船舶推进：研究克服船体阻力的推进器及其与

船体间的相互干扰及船、机、桨的

匹配问题。

1、各种阻力成因与性质

2、阻力随航速、船型及外界条件变化规律

3、减阻方法

4、优良船型

5、阻力估算二、船舶阻力课程内容和任务1

、理论方法2

、试验方法船模试验和实船试验3

、数值仿真CFDSTARCD、FLOW-3D、CFX、FLUENT三、研究方法§1.1船舶快速性及研究方法§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线一、阻力划分裸船体阻力船体阻力

静水水阻力附体阻力船舶阻力汹涛阻力附加阻力

空气阻力二、船体阻力的成因及分类1、船体阻力的成因

波浪兴波阻力

现象摩擦阻力

边界层（粘性）旋涡（曲度骤变处）粘压阻力

（旋涡阻力）静水阻力

兴波阻力：由兴波引起的压力分布改变所产生的阻力。

摩擦阻力：由于水存在粘性在船体周围形成边界层，使船体运动过程中受到粘性切应力作用，表现为船体表面产生了摩擦力，其在运动方向的合力为摩擦阻力。粘压阻力：由于水的粘性和船体曲度变化，会产生旋涡、边界层等情况改变了沿船体表面压力分布，引起船体前后压力不平衡而产生的阻力为粘压阻力。§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线按成因分：

按流体作用力方向分：

压力（兴波、旋涡）切向力（摩擦）合力：按流体性质分：其中：

2、船体阻力分类§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线

3、阻力关系：

摩擦阻力

船体阻力

4、各部分所占船体阻力比重

压阻力粘压阻力兴波阻力粘性阻力§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线三、阻力曲线和有效功率曲线

1、影响阻力主要因素

航速船型外界条件2、阻力曲线

3、有效功率

有效功率曲线较之阻力曲线为的高一次函数曲线§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线四、速度参数的表达

无量纲参数傅汝德数

速长比

雷诺数

—运动粘性系数（米2/秒）§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线

§1.3阻力相似定律一、粘性阻力相似定律——雷诺定律

取

为基本量定律：

粘性阻力系数

根据定律

1.对于一定形状的物体，粘性阻力系数仅与雷诺数有关，当雷诺数相同时，则粘性阻力系数必相同；

（深水、平板、顺平面运动）

2.平板摩擦阻力系数

仅仅是雷诺数的函数，当雷诺数相同时，摩擦阻力系数必相同。雷诺定律

§1.3阻力相似定律

二、兴波阻力相似定律——傅汝德定律

取

为基本量

定律：

兴波阻力系数

傅汝德数根据定律

§1.3阻力相似定律对于给定船形的兴波阻力系数仅是与傅汝德数

有关，当两船傅汝德数相等时，兴波阻力系数

必相等。

2、傅汝德比较定律形似船在相应速度时（或相同Fr时）单位排水量兴波阻力必相等。

因为：相应速度

1、傅汝德定律§1.3阻力相似定律由傅汝德定律

因为：

形似船相应速度

§1.3阻力相似定律

三、船体总阻力相似定律——全相似定律

取

为基本量定律：

总阻力系数

§1.3阻力相似定律根据定律

水面船总阻力系数是雷诺数和傅汝德数的函数，诺能使实船与船模的和

同时相等——全相似（形似船）

全相似定律

满足全相似条件，实船与船模的总阻力系数为一常数§1.3阻力相似定律一、实现全相似的条件

和

同时相等，则必有：

（1）若假定缩尺比

则

——不可能船模通常在水池中试验，一般可认为

要满足公式（1），则必须

意味着需用实船大小的模型进行试验

——不切实际§1.4傅汝德假定*全相似难以实现*通常情况下，船模试验连单一的雷诺数相等也不可能实现。二、傅汝德假定1、总阻力可分为独立的二部分，一为

仅与

有关；另一为

与

合并后的剩余阻力，仅与

有关，且适用比较定律。

2、假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。——平板假定§1.4傅汝德假定作用：如果满足傅汝德数相等组织船模试验，同时运用傅汝德假定，可以将实验结果换算得到实船在相应速度时的阻力。

实船阻力：

比较定律

船模剩余阻力

——傅汝德换算关系§1