船舶阻力复习思考题

船舶阻力复习思考题（含答案）何谓“船舶快速性”？在给定航速规定状况下，设计时追求高的船舶快速性与否尚故意义？为什么？“船舶快速性”是研究船舶尽量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。故意义，对一定的船舶规定达成一定航速时，所需主机功率小者，谓之快速性好，反之较差。简述船舶阻力的分类；船体阻力的分类。船舶阻力的分类：按流体种类分：空气阻力、水阻力。

船体阻力的分类：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；

傅汝德阻力分类：摩擦阻力Rf，剩余阻力Rr。影响船体阻力的因素重要有哪些？①船型②航速③外界条件（水深，温度，流体介质等）形似船，对应速度的概念。形似船：是指仅大小不同形状完全相似（即几何相似）的船舶之间的统称，如实船和它的船模即为相似船。对应速度：是指形似船之间，为了保持傅汝德数Fr相似，则它们的速度必须满足一定的对应关系。若要直接从船模的总阻力求实船的总阻力，必须满足如何的相似条件？事实上这样的条件能实现吗？为什么？需满足：船体总阻力相似定律——全相似定律（涉及了：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）；事实上这样的条件不能实现，由于①船模要在运动粘性系数比水小得多的流体中进行实验，现在还办不到；②若在水池中进行实验，则船模的速度较大，难以实现。何谓相称平板？何谓形状效应？引入相称平板概念后船体曲率为什么会影响摩擦阻力？影响状况如何？相称平板：船体的摩擦阻力与其同速度、同长度、同湿面积的光滑平板摩擦阻力相称，该假定中的“光滑平板”就称为该船的“相称平板”。形状效应：由于船体弯曲表面影响使其摩擦阻力与相称平板计算所得成果的差别称为形状效应。为什么：弯曲船体表面的水流之平均速度较平板状况为大，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。影响状况：会增加摩擦阻力，但是这种阻力增加量是比较小的，由于弯曲表面所引发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，考虑到多个因素之间的互相抵消作用，摩擦阻力的增量是较小的。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，漆面平板摩擦阻力系数Cfr与光滑平板摩擦阻力系数Cf重叠。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开始不不大于光滑平板摩擦阻力系数，且他们之间的差值逐步增大。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，近似为一常数。叙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（构造粗糙度）。普遍粗糙度重要是油漆面的粗糙度和壳板表面的凹凸不平等。局部粗糙度重要为焊缝、铆钉、开孔以及突出物等粗糙度。这些微小的粗糙度会造成阻力的大幅度增加。在计算船模的摩擦阻力时，为什么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，因此普通认为船模表面属于水力光滑状况，即不考虑表面粗糙度对摩擦阻力的影响。何谓污底？为什么污底造成船速下降？污底：船舶在营运过程中，船体水下部分因长久浸泡在水中，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”。污底造成船速下降的因素：首先由于污底直接增加了阻力，另首先由于阻力增加造成推动器运转状况变化，致使螺旋桨效率下降。防治污底的办法？防治污底的办法普通是先咋船体表面敷涂两遍防锈漆，然后再涂一二遍防污漆。另外，污底的海船在淡水港内停泊数后来再行出海，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时进坞除污，重新油漆。试述船体摩擦阻力计算环节。(1)计算船的湿表面积；

(2)计算雷诺数Re；(3)根据光滑平板摩擦阻力公式算出或由对应的表中查出摩擦阻力系数Cf；

(4)决定粗糙度补贴系数ΔCf的数值，现在我国普通取ΔCf=0.4*10-3；

(5)根据算出船的摩擦阻力。肥大船型首舭涡的产生对阻力和浮态有何影响？舭涡的产生使船首底部形成低压区，不仅使粘压阻力增加，并且造成了船体航行过程中的埋首现象，又会增加阻力。型线设计时，从减小粘压阻力出发应注意哪些原则？①应注意船的后体形状。去流段长度满足Lr≥4.08(Am)0.5，这里Am为船中横截面面积；对于低速肥大船型可满足Lr≥2.5(Am)0.5。同时，后体收缩要缓和，例如船尾水线与中间线间的夹角对不同速度的船可考虑贝克提出的规定，以避免尾部产生大量旋涡，减少粘压阻力。②应避免船体曲率变化过大。在横剖面面积曲线上，前眉切勿过于隆起，后肩切勿过于内凹，否则两肩部容易产生旋涡，增大粘压阻力。③前体线型应予适宜注意。特别对低速肥大型船，其舭涡阻力是粘压阻力的重要构成部分，采用球鼻型船首有可能减小这一部分阻力。为什么说“企图通过变化船体形状来减小摩擦阻力是无甚收益的”？对于船体弯曲表面的研究表明，船体的摩擦阻力确实不不大于相称平板的摩擦阻力。但是这种阻力增加量是比较小的，其因素在于弯曲表面所引发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，考虑到多个因素之间的互相抵消，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明显，故普通认为想通过变化船体形状来减少摩擦阻力是无甚收益的。试述船波成因及其图形特性。船波成因：在船舶驶过之后，留在船体后方并不停向外传输的波浪称为船行波。水流流经弯曲的船体时，沿船体表面的压力分布不同，造成船体周边的水面升高或下降，在重力或惯性的作用下，在船后形成实际的船波。船波图形特性：

①整个船行波分为首尾两个波系，各由横波和散播构成；

②整个波系基本上集中在凯尔文角所限定的扇形面范畴之内；

③船首横波普通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，构成合成横波，因此普通在船尾及其后方所观察到的已是两横波干扰后的合成波。试从受力和能量观点阐明兴波阻力的成因。受力：船体在运动过程中兴起波浪，由于波浪产生，变化了船体表面的压力分布状况，船首的波峰使首部压力增加，而船尾的波谷使尾部压力减少，于是产生首尾流体动力差。这种由兴波引发的压力分布的变化所产生的阻力称为兴波阻力。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。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？兴波干扰：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；有利干扰：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，这种状况称为有利干扰；不利干扰：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。这种状况称为不利干扰。设计时应注意的原则：要根据规定的航速合理地选择船型，力求避免波阻峰点，设法处在波阻谷点。在船舶设计中为了减小兴波阻力，要更重视前体形状的设计，为什么？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（重要是首尾端形状）的影响，特别是首部形状的影响尤为突出。减小兴波阻力有哪些途径？对应根据是什么？（1）减少常规船兴波阻力：①选择合理的船型参数；②设计良好的首尾形状；③造成有利的波系干扰；④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。（2）应用不同设计概念：①双体和多体船设计概念；②使船体抬出设计概念；③船体下潜设计概念；④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。现行运用模型实验研究分析兴波阻力的采用什么办法？现行的模型实验办法是根据（1+k）法即三因次法Cw=Ctm-(1+k)Cfm的关系式，通过模型实验拟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对的的反映兴波阻力的特性。对于高速船模型实验，普通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。船行波和破波的定义。船行波：在船舶驶过之后，留在船体后方并不停向外传输的波浪称为船行波；破波：被船体兴起后很快就破碎的波浪，称为破波。试述破波阻力的特性。①对于航速较高的丰满船型，破波阻力是一种不容无视的阻力成分；②破波阻力来源于船首非线性兴波的破碎，描述兴波现象的无量纲数是傅汝德数。但破波发生在船首附近，是一种局部现象，船长的作用并不明显，替代船长的应当是船舶吃水。吃水浅的船型，整个船体更靠近水面，对水面的扰动较大，非线性效应明显，故起作用的应当是吃水傅汝德数FrT=v/(gT)0.5，T是吃水；③对于几何相似的丰满船型，破波阻力随Fr的增大而增加；④对于同一丰满船，在同样航速时，压载状况的吃水小，吃水博汝德数大，破波阻力比满载时为高；⑤系统的实验表明破波阻力与船型参数，重要是宽度吃水比B/T、进流段长度、球首伸出长度等有关。减小B/T、增加进流段长度、采用前伸的薄形球首，都对减小破波阻力有利。前伸球首事实上使水线在首部的坡度明显减小，可减少波陡、减缓波浪破碎。对丰满船的压线状态，球首的作用更为明显。破波阻力如何测定？应用尾流测量法测定出尾流阻力Rv，再由实验测量表明船体粘性阻力Rv0=（1+k）×平板摩擦阻力，最后可得破波阻力Rwb=Rv－Rv0附体的定义，附体的重要阻力成分。附体的定义：突出于裸船体之外的附属体如舵、舭龙骨、轴支架等。重要成分：由于船的附体普通安装在水线下列较深的位置，且相对尺寸较小，因而认为附体阻力的重要成分是摩擦阻力和粘压阻力。①支轴架等这类较短的附体，其阻力成分重要是粘压阻力，并可认为其阻力系数与速度无关；②而舭龙骨、轴包套等较长的沿流线方向安装的附体，重要是摩擦阻力。工程上拟定附体阻力有哪些近似估算办法？①应用已有资料或经验公式拟定附体阻力；②应用模型实验拟定附体阻力。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立，其目的是减小由附体所产生的漩涡，从而减少粘压阻力；

②尽量采用湿面积较小的附体，其目的在于减小附体所引发的摩擦阻力；

③普通附体沿水流方向应采用流线型对称剖面。何谓尺度效应?尺度效应：在应用实验办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，因而引发某些力、力矩或压力系数甚至流态等性能方面的差别。失速、储藏功率，服务速度、试航速度的定义。失速：由于波浪阻力增值的存在，如保持静水中相似功率时，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；储藏功率：波浪中阻力增值，如要维持静水中的相似速度，则必须较原静水功率有所增加，所增加的功率称为储藏功率；服务速度：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成的航速称为服务速度；试航速度：船舶建成后，在规定装载状况下，且主机以额定功率在安静水面中所能达成的速度叫试航速度。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。波浪中阻力增值或汹涛阻力的概念。在波浪中引发阻力增加的重要因素是什么?概念：船舶在风浪中航行时的阻力将较在静水时为大，所增加的阻力称为波浪中的阻力增值，或称为汹涌阻力（Raw）。重要因素：①船体运动；②船体对波浪的绕射作用船模阻力实验的根据是什么？由于在实验池内进行实验，无法实现全相似的条件；在满足重力相似的条件下，保持Fr数相等的状况下进行；由于实验船体周边边界层中的水流都是出于紊流状态，因而规定船模实验的雷诺数必须在2×106以上，并且在首部5%Lm处安装激流装置，才干满足船模边界层中的水流处在紊流状态。拖车式和重力式船模实验池的优缺点？①拖车式：优点：可用较大尺度的船模，减小尺度效应，实验成果的精确性较高；缺点：水池的长度和拖车的速度事实上对船模的尺度和速度有一定的限制。②重力式：优点：水池小，设备简朴，建造成本低，并含有一定的精确性；缺点：船模尺度小，尺度效应大，实验内容受到限制，并影响实验成果的精确性，不便于观察船模的运动和水流状况等。船模实验前应做哪些准备工作?首先按一定规定制作实验用的船模，另首先船模在实验前要安装人工激流装置，安装激流丝后进行称重工作，然后通过调节压载重量的位置使船舶没有横倾，首尾吃水满足规定的规定，最后将船模安装到拖车上。设计模型实验时，应根据哪些因素拟定船模长度？对模型加工有什么规定?拟定船模长度的因素：船模的缩尺比根据水池的长度、拖车最高速度以及实船的尺度和航速来拟定。对模型加工的规定：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。船模阻力数据体现法的目的、规定是什么?目的：一是船体阻力换算，另一是比较船型阻力性能之优劣。规定：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。为什么说船长一定时，相似的Fr，Rr/D最低意味着单位排水量总阻力Rt/D最低？由于船长一定时，船体形状变化对湿面积影响不大，亦即对摩擦阻力影响不大，因此Rr/△最低就意味着单位排水量总阻力Rt/△最低。流线实验的目的是什么？为了使附体能按照流线的方向安装以尽量减少附体阻力；同时通过对流线的分析以寻找改善阻力性能的办法。几何相似船模组实验阻力实验能够解决哪些问题？通过几何相似船模组阻力实验研究不仅可验证阻力换算办法的精确性，并且还能够比较不同换算办法的合理性，同时亦可研究形状因子及推动效率中多个成分的尺度作用等问题。优良船型的含义？船型对阻力性能的影响是与船速亲密联系的，不同速度范畴内，船型参数对阻力影响不仅程度上不同，甚至尚有本质上的差别，所谓的阻力性能优良船型是对某一定速度范畴而言。对于不同速度范畴内的船舶来说，影响船体阻力的重要船型参数应当是不同的，船舶设计过程中考虑参数选择的出发点应视具体状况而定。排水量长度系数对阻力的影响?①减小这个系数将使摩擦阻力增加；②排水量一定时，增加船长，将使剩余阻力下降；③对低速船（△集中在中前）：排水量长度系数减小，剩余阻力的减小值不大，因此总阻力几乎无甚下降；如果L过大时，总阻力反而增加。④对高速船（△集中在中后）：船长较短时，增大船长，总阻力减小相称明显（重要是剩余阻力）。随着船长继续增加，总阻力减小趋势减缓，但是进一步增加船长到一定程度总阻力反而开始增大（Rr不能再减小了，但Rf却随之不停增加）。船体主尺度对阻力有很大影响，在船长的选择时应考虑哪几方面的问题？①布置规定：满足船舶使用规定，使舱室布置符合规定；②阻力性能：尽量选择对应于船体阻力性能良好的船长；③操纵性：船长与操纵性关系亲密，船过长，其回转性差，要考虑港口、航道内的操纵性问题；④经济性：在最佳船长附近范畴的总阻力差别不大时，应选用阻力变化不大的最短船长，以减少船体造价。Cp，Cb，Cm的几何含义是什么？它们各自对阻力的影响如何？Cp：棱形系数，是表征船的排水体积沿船长方向的分布状况。影响：对摩擦阻力的影响能够不予考虑；对剩余阻力影响很大，与航速亲密有关，低速时Cp影响极小，中速是有明显影响，高速时取适宜大的Cp值剩余阻力反而低。Cb：是表征船体水下部分肥瘦程度的一种重要参数。影响：对摩擦阻力影响较小但对剩余阻力影响较大，特别对航速较高的船影响更为明显，这是由于Cb对兴波阻力影响敏感。Cm：船中横剖面系数，表达船中横泡面的丰满程度，对阻力影响并不重要。试述实践最佳Cp系数曲线与理论最佳Cp系数曲线的差别。理论最佳Cp系数曲线是根据排水量长度系数给定时，每一种Fr有一种对应于最小剩余阻力的最佳Cp值连成的曲线。但在实际船舶设计中，重要从船舶的使用性和经济性出发选用棱形系数值。对于低速船，事实上所取的Cp值远较理论Cp值要大。这样阻力值增加不大，但能够得到较大的排水量，提高了船舶的经济效益；而对高速军舰，因照顾到经常使用的巡航速度状况下的经济性，因此实际选用的Cp值远较理论值反而为低。在排水量，船长，棱形系数一定的条件下，尚有哪几个重要因素可影响横剖面面积曲线形状？各因素变化时为什么会影响阻力？如何影响？影响因素：浮心纵向位置、平行中体长度和位置、横剖面面积曲线两端的形状

①浮心纵向位置的影响：浮心纵向位置的变化对船体湿面积影响不大，故对摩擦阻力影响很小，然而对剩余阻力的影响比较大。这是由于由阻力理论知:前体形状特别是船首丰满会使兴波阻力增加：船尾丰满将使粘压阻力增加。如果浮心纵向位置发生变化，实质是船体的前体形状和后体形状将发生对应的变化。因而船体兴波阻力和粘压阻力必然随之变化。其成果将对剩余阻力产生一定影响，列表阐明以下：浮心位置变化Xc：由船中之前→船中之后船体形状变化船型：首部肥、尾部瘦→首部瘦、尾部肥剩余阻力的影响粘压阻力：由较小→变为较大兴波阻力：由较大→减小②平行中体长度和位置的影响：

在排水体积一定的状况下，适宜地设立平行中体可使船首尾两端尖瘦，在中低速状况下，对减小兴波阻力和粘压阻力都有利，这是对阻力性能有利的一面。但另首先，由于平行中体的存在，船的前体(进流段)和后体(去流段)与平行中体之间将形成“前肩”和“后肩”，易于产生肩波和旋涡，这是对阻力性能不利的一面。对于中低速船来说，适宜地采用平行中体，对阻力性能是有利的。

对高速船，如果设立平行中体，必然使船首过分瘦削，水线成为S形，这样在较高航速时，首部波浪水压力的水平分量将增大，因而阻力增大。同时，由于高速时产生的肩波系和肩部附近的严重旋涡将使阻力性能恶化。因此高速船均不适宜设平行中体。

由以上分析知，随着航速增高，设立平行中体对阻力性能的有利因素将下降，不利因素增加，故平行中体长度随之缩短，直至达成某一航速时，完全不适宜采用平行中体。由此可得结论:最佳平行中体长度重要与船速有关。

③横剖面面积曲线两端的形状的影响：首端形状取决于不同速度时兴波阻力的比重以及波峰的水压力在水平方向的分力大小：尾端形状以不使后体压力梯度过大，以减小粘压阻力为考虑出发点。不同航速船舶的横剖面面积曲线两端的形状可概括为:

低速船。两端宜为直线形：

中速船。前端宜取微凹或凹形，后端直线或微凹：

高速船。两端宜取直线或微凸。

平行中体对阻力的影响？见第46题第②点平行中体的长度和位置与航速有关，为什么？由于随着航速增高，设立平行中体对阻力性能的有利因素将下降，不利因素增加，故平行中体长度随之缩短，直至达成某一航速时，完全不适宜采用平行中体。满载水线首、尾端形状对阻力的影响如何？其设计原则是什么?满载水势首尾端形状对兴波阻力影响较大，因此该形状的选择与船速亲密有关。设计原则：①低速船。可呈凸形，其凸出的程度随航速提高而减少，直至Fr=0.20时，可呈直线形；②中速船。呈凹形；③高速船。应为直线形甚至微凸形。船首部横剖面形状对阻力的影响？应如何选择？首部横剖面形状：低速船取V形较佳，由于它的湿面积较U形略小，可减小摩擦阻力。同时它的水下部分较瘦，且易于使水流沿纵剖线方向流动，以减少舭部产生的旋涡，因此对阻力性能有利：普通对中高速船以采用U形为佳，即使U形的湿面积相对于V形略大，但U形可使较多的排水体积分布于满载水线下列，满载水线处较尖瘦，能够减小兴波阻力。但应注意对中、高速船避免采用极端U形，否则由于舭部曲率半径过小，易于产生舭涡，于阻力性能反而不利。另外对于更高速的快艇均采用V形剖面，这重要考虑提高水动力特性和改善耐波性。

船尾部横剖面形状对阻力的影响？尾部横剖面形状：从阻力观点来看，采用V形剖面的优点除湿面积略小外，重要是V形剖面与较宽的满载水线相配合，使水下部分较瘦削，尾部纵剖线较平顺不易产生分离，不仅对阻力性能有利，且螺旋桨效率不受影响。另外较宽的水线更适于布置双桨，因此双桨船的尾部普通均采用V形剖面。但从推动观点来看，尾部采用U形剖面可使伴流比较均匀，船体振动较小，特别对提高单螺旋桨船的推动效率有利。因此实际应用中，有的将尾部V形横剖面在靠近推动器处逐步改为U形，以获得两种剖面线型都有的优点。试述椭圆形船尾的特点。椭圆形船尾的特点是尾柱取垂直形式，因其尾部甲板呈椭圆形而得名。以往民用船都采用这种构造简朴的船尾形式，现在已为巡洋舰型船尾所替代。试述巡洋舰尾的特点。巡洋舰尾的特点是将满载水线附近的尾部水线向后作适宜延长。由于其相称于增加水线长度，可有助于减小兴波阻力和粘压阻力。另外，船尾甲板面积增加，有助于增加初稳性，并便于布置舵机等，同时对螺旋桨和舵有保护作用，可提高推动效率。它的缺点是构造较为复杂且后垂线处的船体应力将加大，故现在大船都将满载水线以上的船尾部作成斜直平面，便于施工。方尾的阻力特性如何？在什么条件下选用？方尾的阻力特性：采用方尾的最重要优点在于:它的尾部纵剖线坡度缓和近于直线。这样可使水流大致沿纵剖线方向流动，减少高速水流的扭转和弯曲程度，从而可减少能量损失，改善阻力性能。更重要的是高速水流沿着方尾边沿始终延伸到尾后相称距离处，其作用相称于增加了船体的有效长度，从而，有助于减小剩余阻力。方尾的这种作用普通称为虚长度作用。另外，由于方尾的尾部排水体积较大，可减小航行过程中的尾倾现象，从而使尾部产生的“鸡尾流”波浪状况得到改善。（除了阻力性能外，方尾还含有构造简朴并有较好的回转性、对螺旋桨等有良好的保护作用等好处。）

合用条件：方尾几乎是水面高速舰艇普遍采用的船尾形式。对于高速舰艇采用方尾能够得到

较小的阻力，有助于提高航速。试述对中高速船，安装球鼻首的减阻机理。减小兴波阻力。对于Fr在0.27～0.34之间的中高速船，安装球鼻船首能够减少兴波阻力。魏格来曾作过理论研究，认为在水下运动的球鼻船首亦将产生波浪。如球鼻的大小和位置选择适宜，则在一定速度范畴内，球鼻船首产生的波系与船体波系可能发生有利干扰作用，合成波的波高将减少，兴波阻力将下降。试述对肥大船型，加装球鼻首的减阻机理。减小舭涡阻力。按照现在普通的见解，对于航速在Fr=0.20下列的肥大型船(普通指Cb在0.80左右的大型散装货船和油轮等)，加装球鼻船首后减少阻力的因素是:满载时重要是减小首部舭涡，压载时重要是减小破波阻力。肥大船在航行时经常会产生埋首现象。这是由于船首底部发生大量旋涡，其成果消耗能量，增大阻力。当肥大型船安装球鼻船首后，可使水流近于径向对称流动，船首底部不产生旋涡运动，从而达成减少阻力和减小埋首现象的目的。为什么说U形尾的阻力比球鼻形尾和V形尾都要高？瑞典船模实验池的实验成果指出:U形尾的阻力较球尾形者的阻力约高5%：而较V形尾高7%。其因素重要是粘压阻力较高所造成。这已被流线实验所证明:U形尾部存在较严重的舭涡：球尾形船尾的舭涡有明显削弱，而V形尾部几乎未发现有类似的舭涡存在。满载水线首端形状应如何选择？满载水线首端形状随航速而发生演变状况：①低速时，为了减小后体水线的坡度，以利减小粘压阻力，因此首部作成凸形。②中速时采用凹形水线能够减小波浪高压区沿水平方向的分力，从而减小兴波阻力。③随着航速的增高，波浪高压区后移，水线前端采用直线或微凸形有助于减小水压力的水平分力。满载水线尾端的形状采用直线形为宜，为什么？满载水线尾端形状重要影响粘压阻力。其重要性较之首端形状要小。普通为确保线型光顺，不易发生旋涡，减小粘压阻力，常采用直线形为宜。研究近似计算船舶阻力有何意义？在应用近似办法计算船舶阻力时原则上应注意些什么？意义：①在方案设计的早期阶段，由于船舶线型尚未拟定，因而还不能应用船模实验或其它办法来拟定阻力，只能用近似办法进行估算。②在船舶设计初始阶段，当主尺度和船型系数初步拟定后来，必须懂得主机功率以保持船舶能达成设计航速：如果主机功率已知，则需要预计阻力，以拟定船的航速，便于分析比较多个方案的优劣。③对某些不准备做船模实验的小型船舶，在设计过程中，只要用近似办法来拟定其阻力值。因此谋求近似求取船舶阻力的估算办法，对于船舶设计是很有实用价值的。注意：应用阻力近似估算办法所得成果的精确程度取决于设计船与母型船或设计船与各图谱所根据的船模系列之间的相似程度。为了尽量提高近似估算的精确性，应当对估算办法的原始资料状况有所理解，有针对性地选择估算办法。试述海军系数定义，并阐明如何应用此法，此法精度重要取决于哪些因素？①定义：这是一种应用母型船数据，快速地决定设计船舶有效功率的办法。②如何应用：估算设计船的有效功率Pe/机器功率Pm时，先找到母型船，由母型船的资料算出其海军系数Ce/Cm，再用此海军系数算出设计船的功率。

③精度因素：规定母型船与设计船的主尺度比、船型系数、型线的形状以及对应速度应比较接

近。何谓回流速度？浅水如何影响摩擦阻力和粘压阻力？回流速度：当流体流经船体时，由于船体曲率的影响，除首尾两端外，船体周边水的流速将比来流速度有所增大，设其平均增量为Δv1，由于Δv1与船速方向相反，因此称为回流速度。

如何影响：首先由于浅水船周边的流速比深水船为大，且其舷侧湿面积因船体下沉而有所增加，因此必然使摩擦阻力增大。另首先，因浅水中回流速度增加，即水流与船体的相对速度有明显的增大，压力下降亦大，因此压力梯度增大：同时船尾与河床的间隙小，易产生旋涡，因此粘压阻力随之增加。船舶在浅水中航行时，航态将如何变化？①由于船底流速增加，压力减少，从而使船体下沉，吃水增加。

②由于船底和河床边界层厚度均自船首向船尾逐步增加，因而船尾与河床的间隙较船首处为小，流速增加更大，压力减少更甚，船尾下沉较船首大，因而产生尾倾现象。浅水时的兴波图形和兴波阻力相对于深水时有何变化?全部兴波阻力曲线曲线的峰点所对应的速度均为vs/（gh）0.5=1.0，在该速度时，浅水状况较深水状况的阻力值要大得多，但在超临界速度的高速时，反而较深水为小。何谓浅水效应？浅水效应：船舶在有限水深中航行时，由于水浅，而使水与船体的相对速度增大，对粘性阻力产生影响；同时，兴波图形变化很大，以致使船的阻力性能和船的航态等均发生变化，这种现象统称为浅水效应。波速损失的概念。波速损失：对于波长相似的波浪，浅水的波速将不大于深水的波速，这种现象称为波速损失。试述浅水阻力系数曲线的特点。当Frh<0.5即vs<0.5gh时，船在浅水中的阻力和在深水中的阻力极为靠近，没有明显增加。这是由于航速较低时，浅水对流场和兴波状况的影响极小，因此在这个速度范畴内普通能够不考虑浅水的影响。当0.5<Frh<1.0，即0.5gh<vs<gh时，由于航速增大，浅水的影响特别是浅水对兴波的影响渐趋明显，直至在船首尾出现“孤立波”，因而浅水时的阻力较深水时的阻力有明显的增加。当Frh=1.0，即vs=gh时，船速达成临界速度，此时兴波阻力出现极大值，因此阻力曲线出现峰值，较深水中的阻力值有很大增加。当Frh>1.0，即vs>gh时，船速已超出波浪传输的极限速度，横波消失，散波的覆盖面减少，由于高速时的兴波阻力下降较多，因此此时船的总阻力甚至较深水阻力还要低。为什么说在浅水水域超临界速度区航行的船舶，达成一定航速后其总阻力较深水阻力还要低？在这个速度区域内，状况与亚临界区域相反，由于vm/c〈vs/c，即vm=vs-△vs，阐明出现了负的回流速度，船体与水的相对速度不大于船速。此时不仅摩擦力较深水状况为小，且横波已跟不上船速，在船体附近仅剩余扩散逐步缩小的的散波，因而在该区域内的阻力反而骤然下降。狭水道中船舶处在亚临界速度区域内航行时，其阻力值比对应的浅水状况要大。为什么？在这个区域内，vm/c>vs/c，阐明水与船体的相对速度vm不不大于船速vs，因而有vm=vs+Δvs，这里Δvs就是回流速度。在狭水道的回流速度较浅水状况为大，因此摩擦阻力有较大的增加：同时回流速度的增大使狭水道中沿船体纵向压降增大，由于压降的增大，不仅可能引发边界层分离，且使兴波的波幅较浅水状况要大。实验表明，在较低速时，所增加的阻力重要是粘性阻力。但当Frh>0.5时，则重要是兴波阻力增加所造成，特别是当船速靠近第一临界速度时，独波以船舶相似的速度一起迈进，船体兴波阻力急剧增加。为什么要对狭水道中航行的船舶有限制其航速的规定？由于船在狭水道中高速航行，特别是在临界区航行时，不仅阻力很大，并且由于波浪的冲刷可能损毁堤岸，破坏河床，因此在狭水道中航行的船大多为低速船，极少有靠近或超出临界速度的。另外，由于回流速度比浅水时大，故对应带来的压力减少程度比浅水时大，从而使船体下沉和尾倾比浅水时大，以致可能会出现船底与河底相撞的危险。特别是在航速较高时，不仅这种危险性增大，并且船体阻力增加很大。兴波对航道的破坏作用相称明显，为此普通在狭水道中航行的船舶，其航速都受到一定限制，规定vs<0.55（gh）0.5。船舶航行时的状态为什么与静浮时不同？为什么要进行航态划分？如何划分?为什么不同：航态变化往往与阻力特性的变化联系在一起，航态随着航速变化而变化；为什么进行航态划分：普通的排水型船舶由于其航速处在排水航行状态，航态变化极小，因此普通不考虑航态对阻力的影响。但对多个快艇而言，航态对阻力影响相称重要，因此在讨论阻力特性时必须与航态联系在一起。如何划分：①排水航行状态:当Fr▽<1.0。此时航速较低，流体动力所占比重极小，船体基本上由静浮力支持，船体航态与静浮时变化不大，因而能够认为L/Δ→0，▽1≈▽。在这个速度范畴内的多个船舶，它们的阻力问题能够认为与航态无关。大多数的民用船都属于这种航态。因此，在这一航速范畴内的船舶，统称为水面排水型船舶。②过渡状态:在1.0<Fr▽<3.0。此时随航速增高，航态较静浮状态变化明显，船首上抬较大，船尾下沉，整个船体明显尾倾，在这种状态下，流体动力较排水航行状态增大，船的排水体积减小，即▽1<▽。在该速度范畴内的多个船舶的阻力特性与航态关系较亲密，如高速炮艇、巡逻艇、交通艇。尽管这些船舶航速较高，流体动力L占支持艇体总浮力的比重不可无视，但航态基本上仍处在排水型状态，故称之为高速排水型艇，或过渡型艇。③滑行状态:当Fr▽>3.0时，此时航速很高，船首、船尾的吃水变化很大，且整个船体被托向水面“滑行”迈进，处在这种航态下的船称为滑行艇。滑行艇处在滑行阶段时，静浮力很小，艇体几乎完全由流体动力L来支持，即L≈Δ，而▽1≈0。滑行艇的阻力特性与航态的关系更为亲密。试述多个高速船的定义及船型特点。见第九章试述多个高速船的阻力性能及影响阻力性能的因素。见第九章滑行艇的长宽比较过渡型快艇小，为什么？滑行艇高速滑行时产生飞溅现象，飞溅阻力占剩余阻力的大部分。艇体宽度对阻力影响较明显。增加宽度能够增加滑行面的展弦比。提高升力系数。但在一定的重心位置下。增加艇宽将使纵倾角变化。同时湿面积亦有所增大。因而会引发阻力性能的变化。有时阻力反而增大。由于单纯的宽度变化对阻力影响较为复杂。故普通以长宽比L/B或宽度吃水比B/T等参数来考虑对阻力的影响。适宜地减小L/B。不仅增大了滑行面的展弦比。且减小了湿面积。对阻力性能是有利的。双体船波系干扰与常规单体船兴波干扰的异同点。单个片体波系干扰与常规单体船完全同样。仅发生于本身的首尾横波系之间。而首尾散波之间并不产生干扰作用。但双体船片