篇第5章船模阻力试验

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1、第5章船模阻力试验5一1船模阻力试验的目的、试验设备概述5一2船模和实船的阻力换算5一3几何相似船模组试验5一4船模阻力数据表达法5一1船模阻力试验的目的、试验设备概述一、船模阻力试验的目的1．船型研究通过船模阻力试验比较不同船型阻力性能的优劣。2．确定设计船舶的阻力性能对具体设计的船舶，通过船模阻力试验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。3．预报实船性能4．系列船模试验5．研究各种阻力成分试验6．附体阻力试验7，流线试脸8．航行状态的研究船模阻力试验的目的、试验设备概述二、船模试验池船模试验池是进行船舶性能研究试验的重要设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。普通的船模试验

2、池，其主要任务是进行船舶模型的拖曳、螺旋桨性能、自航及耐波性等试验。船模试验池按照拖曳船模的方式可分为拖车式和重力式两种。船模阻力试验的目的、试验设备概述三、船模阻力试验的依据由第二篇l一3的阻力相似定律可知：如果船模和实船能实现全相似，即船模和实船同时满足Re和Fr数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数，这样实船的总阻力亦可精确决定。但船模和实船同时满足Re、Fr二数相等的所谓全相似条件实际上是难以实现的。1．实现全相似的条件如果要求实船与船模满足傅汝德数相等，则有：若雷诺数相等，则有船模阻力试验的目的、试验设备概述若雷诺数和傅汝德数同时相等，则船模和实船的长度及运动粘性系

3、数应满足这里下标m、s分别代表船模和实船的数据，设实船对船模的尺度比，则由式(5一1）得：要满足此式实际上存在困难，因为要求试验池中介质的粘性系数仅为实船航行介质的1/216，这是不切合实际的。船模阻力试验的目的、试验设备概述船模阻力试验，对水面船舶来说，实际上都是在满足重力相似条件下，即保持Fr数相等的情况下进行的．由于试验是在部分相似条件下所得的船模阻力值，因此必需借助于某些假设，诸如傅汝德假定、休斯假定等才能得到相应的实船总阻力。这里需要特别注意的是：船模阻力试验虽然无法满足与实船的雷诺数相等，实船船体周围边界层中的水流都是处于紊流状态，因而要求船模试验时边界层中的水流也要处于紊流状态

4、。因此船模试验的雷诺数必须在以上，并且在首部5%Lm处安装激流装置，才能满足船模边界层中的水流处于紊流状态。否则船模阻力试验的结果因层流影响而不可能正确地换算至实船阻力船模阻力试验的目的、试验设备概述四、船模阻力试验方法5一2船模和实船的阻力换算一、傅汝德换算法又称二因次换算法。这种方法，在20世纪60年代以前作为标准方法为世界各国船模试验池采用。l，博汝德假定船模与实船不能同时满足雷诺数和傅汝德数相等，所以船模阻力试验实际上仅仅在保持傅汝德数相等的情况下进行的。为了能从船模试验结果求得实船的阻力，傅汝德作出了下列假定：(l）假定船体总阻力可以分为独立的两部分。一为摩擦阻力Rf只与雷诺数有

5、关；另一为粘压阻力Rp，与兴波阻力Rw合并后的剩余阻力Rr，只与傅汝德数有关，且适用比较定律，表示为：船模和实船的阻力换算而(2）假定船体的摩擦阻力等子同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力，因此，可以用平板摩擦阻力公式什算船体的摩擦阻力，通常称为相当平板假定。2．傅汝德法的换算关系如果满足傅汝德数相等组织船模试验，同时应用傅汝德假定，便可将试验结果换算得实船在相应速度时的总阻力。由假定知，实船的总阻力可表示为：船模和实船的阻力换算在相应速度时，即，由比较定律得：则得这里下标m、s分别代表船模和实船的数据，考虑到船模剩余阻力则有式（5-9）称为傅汝德换算关系。显然．由船模试验得到船模总阻力

6、Rtm、并分别计算船模和实船在相应速度时的摩擦阻力后，即可得实船在相应航速时的总阻力。应该指出：实船船体表面比较粗糙，故实船摩擦阻力为船模和实船的阻力换算，其中△Cf为粗糙度补贴系数，按不同船长选取。船模摩擦阻力为由于船模具有“光滑表面”，所以不存在粗糙度问题。傅汝德换算关系式亦可用无量纲形式表示，若将式(5-6)式两边除以，则可得无量纲形式式中，称为剩余阻力系数。因在相应速度时；，代人上式有：由式(5-11)求得实船总阻力系数Cts后，可算出总阻力。计算实例已知船模的湿面积Sm=9.936m2,水线长Lm=7.229m,由船模试验测得的总阻力Rm=2.98kgf(29.2N),若实船对船模

7、的尺度比λ=24,航速Vs=12kn，求实船之总阻力。解：Vs=12Χ0.5144=6.173m/sLs=7.229Χ24=173.5m由傅汝德数相等之条件可得：计算实例以1957ITTC公式计算Cf计算实例根据式(5-11)有（不计）实船湿面积所以实船之总阻力为船模和实船的阻力换算3．傅汝德法的不足之处近百年来，傅汝德提出的换算法在世界各国试验池中曾被广泛采用，直到现在仍被一些试验池继续采用．其原因在于傅