第01章 总论概述ppt课件.ppt

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1、船舶阻力第1章总论1.1快速性及在船舶设计中的地位1.2船舶阻力的成因及分类1.3阻力相似定律1/11.1快速性及在船舶设计中的地位1/1一、船舶快速性的含义二、快速性在船舶设计中的地位三、船舶阻力研究方法一、船舶快速性的含义船舶阻力：船舶在航行时，受到与船运动方向相反、阻止船前进的水和空气的作用力。为使船舶保持一定的航速，必须对它提供推力以克服阻力。一般是由主机供给能量，通过推进器（螺旋桨、喷水推进器、直翼推进器、明轮等）转换成推动船舶前进的推力。1/3船舶快速性显然，船舶在水中航行的实际航速，与船舶受到的阻力；主机功率；推进器将主机功率转换成为推力的推进效率；这三

2、个因素密切相关。所谓快速性是指：维持一定航速的条件下，消耗尽可能小的主机功率；或者是在给定主机功率情况下，获得更高的航速。2/3船舶快速性问题的分解为研究方便，常将船舶快速性问题分解为两方面：1.船舶阻力：只研究船舶在等速、直线航行时受到的各种阻力问题；2.船舶推进：研究船舶推进器，推进器与船体间的相互作用，以及船、机、推进器间的匹配等问题。3/31/2二.快速性在船舶设计中的地位快速性是船舶诸性能(浮性、稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性、隐身性等)中，重要性能之一。快速性优劣，对民用船在一定程度上影响船舶的使用性和经济性。对军用舰艇则与它的作战性能密切相关。因此

3、，每艘船的设计任务书中，明确地规定了其快速性指标。当船舶建成后，试航和交验船舶时，测定船舶快速性指标是一项重要内容。2/2船舶阻力研究的主要内容1.船舶以一定速度在水中直线航行时所受的各种阻力的成因及其性质；2.阻力随航速、船型和外界条件的变化规律；3.研究减阻方法，寻求低阻力的优良船型；4.较准确地估算船舶阻力，为设计推进器(螺旋桨)和决定主机功率提供依据。三、船舶阻力研究方法研究船舶阻力的方法有：1/11.理论研究方法2.试验方法3.数值模拟方法1.理论研究方法理论研究方法是应用流体力学的基本理论，对船舶阻力问题，通过观察、分析，抓住问题的核心和关键、引入必要的简

4、化假设，用比较简单的数学物理模型，依据有关试验，结合理论的推演和计算，提出船舶阻力的解决方案。对于相对简单的问题，可以直接获得定量的结果；而对于复杂问题，往往只能定性的解决，而定量的结论还要依赖试验，或借助于数值模拟来决定。例如船舶阻力特性、各种阻力的近似计算公式等。1/12.试验方法试验方法包括船模试验和实船试验。船模试验是按照相似理论(因次分析)制做小尺度的船模和桨模，在拖拽水池中进行试验，用试验数据预报实船阻力。许多优良船型或重要船舶几乎都要进行船模试验。在船舶快速性研究史上，船模试验一直是最主要的方法，某种意义上，曾经是唯一的方法。船模试验有其局限性，例如与实

5、船情况不能完全相似等。1/2实船试验2/2实船试验的目的是鉴定船舶的快速性是否达到设计要求，同时最后验证理论研究、试验研究成果的准确性。而实船长期使用的结果则是衡量快速性的最后标准。实船试验的环境不容易控制，试验结果处理非常复杂，耗费大量人力，试验费用昂贵。3.数值模拟方法1/2近年来，由于高速计算机的发展和数值方法的进步，采用数值模拟方法预报船舶航行性能和优化船型及推进器设计，已在许多方面获得成功。有一些商业软件出售。但是，由于船型复杂多样，围绕船体的流动亦极为复杂，因此，数值模拟只能解决部分问题，而大量快速性的实际问题，还是主要依靠模型试验。数值模拟方法数值模拟与

6、船模试验相结合，即先用数值模拟进行大量的比较计算，选择若干优秀方案，进行船模试验，可降低试验的盲目性、提高效率，大大减少试验费用。另外，在数值计算中，有时也需要使用经验公式，或采用一些试验结果，以提高计算预报的精度、提高效率，并扩展数值计算的使用范围。2/21.2船舶阻力的成因及分类一、船舶航行中的阻力二、船体阻力的成因和分类1/1一、船舶航行中的阻力1/1船舶阻力水阻力空气阻力静水阻力波浪中增阻裸船阻力附体阻力船舶在空气和水两种流体介质中运动，必然受到空气和水对船体的作用力。附加阻力其它外力：风力、水流力、波浪力1二、船体阻力的成因和分类1/11.船体阻力的成因2.

7、船体阻力的分类裸船阻力是船舶阻力中最主要部分，是本课着重研究的内容。为便于叙述，将“裸船体阻力”简称为“船体阻力”。1.船体阻力的成因船体在静水中运动会产生以下三种阻力：1/11)摩擦阻力Rf2)粘压阻力Rpv3)兴波阻力Rw1)摩擦阻力船体运动时，由于水的粘性．在船体周围形成“边界层”，从而使船体运动过程中受到粘性切应力作用。即在船体表面受到水流的摩擦力，它们在运动方向的合力就是船体摩擦阻力，用Rf表示。1/11μ水的动力粘性系数2)粘压阻力另外，在船体曲度骤变处，特别是较丰满船的后部常会产生旋涡。产生旋涡的根本原因也是水的粘性。漩涡处的水压力下降