船舶阻力1(修改稿)课件.ppt

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1、江苏科技大学船舶与海洋工程学院张瑞瑞§1.1船舶快速性及研究方法{浮性、稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性}一、船舶快速性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。船舶阻力——第一章绪论——船舶快速性及研究方法江苏科技大学船舶与海洋工程学院张瑞瑞§1.1船舶快速性及研究方法二、船舶阻力课程内容和任务1、各种阻力成因与性

2、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、阻力估算三、研究方法1、理论方法理论分析CFD：STARCD、FLOW-3D、CFX、FLUENT2、试验方法船模试验和实船试验船舶阻力——第一章绪论——船舶快速性及研究方法江苏科技大学船舶与海洋工程学院张瑞瑞§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线一、概述裸船体阻力船体阻力静水阻力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Rw现象边界层（粘性）摩擦阻力Rf旋涡（曲度骤变处）粘压阻力（旋涡阻力）Rpv船舶阻力——第一章绪论——船舶阻力的分类及阻力曲线江苏科技大学船舶与海洋工

3、程学院张瑞瑞兴波阻力：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船舶阻力——第一章绪论——船舶阻力的分类及阻力曲线江苏科技大学船舶与海洋工程学院张瑞瑞2、船体阻力分类按成因分：Rt=Rw+Rf+Rpv按流体作用力方向分：压力（兴波、旋涡）切向力（摩擦）Rt=Rf+Rp按流体性质分：Rt=Rw+

4、Rv其中：Rv=Rf+Rpv§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线船舶阻力——第一章绪论——船舶阻力的分类及阻力曲线江苏科技大学船舶与海洋工程学院张瑞瑞3、阻力关系：摩擦阻力Rf船体阻力粘压阻力Rpv粘性阻力Rv压阻力Rp兴波阻力Rw4、各部分所占船体阻力比重§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线船舶阻力——第一章绪论——船舶阻力的分类及阻力曲线低速船高速船摩擦阻力70～80％40～50％粘压阻力～10％～5％兴波阻力10～20％～50％江苏科技大学船舶与海洋工程学院张瑞瑞三、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Rt=f1(Vs)3、有效功率Pe曲线Pe=Rt*Vs[

5、注]：有效功率Pe曲线较之阻力Rt曲线为Vs的高一次函数曲线§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线船舶阻力——第一章绪论——船舶阻力的分类及阻力曲线江苏科技大学船舶与海洋工程学院张瑞瑞四、速度参数的表达速度V：m/skm/h（nmile/h）（1nmile=1.852km）1kn=1.852km/h=0.5144m/s无量纲参数傅汝德数Fr=s/(gL)0.5速长比Vs/(L)0.5（Vs--kn；L--ft）Fr=0.2977Vs/(L)0.5雷诺数Re=sL/—运动粘性系数（米2/秒）§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线船舶阻力——第一章绪论——船舶阻力的分类及阻力曲线江苏科技大学船舶与

6、海洋工程学院张瑞瑞一、粘性阻力相似定律——雷诺定律R=（，L，v，）取，L，v为基本量定律：1、2[R]=[][v2][L2][]=[v][L]1=R/v2L2（R/0.5v2S=C粘性阻力系数）2=/vL=1/Re根据定律1=(2)C=R/0.5v2s=(1/Re)=f(Re)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；Cf=Rf/0.5v2s=f(Re)（深水、平板、顺平面运动）2.平板摩擦阻力系数Cf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。§1.3阻力相似定律船舶阻力

7、——第一章绪论——阻力相似定律江苏科技大学船舶与海洋工程学院张瑞瑞二、兴波阻力相似定律——傅汝德定律Rw=（，L，v，g）取，L，v为基本量定律：1、2[Rw]=[][v2][L2][T]=[L][v-1][g]=[v][T-1]=[L-1][v2]1=Rw/v2L2Rw/0.5v2S=Cw兴波阻力系数2=g/v2L-1=gL/v2=1/Fr2Fr=v/(gL)0.5(傅汝德数)根据定律1=(