帆设计的影响因素及影响效应.docx

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1、简述帆设计的影响因素及影响效应，并结合哈森公式简述哈森的帆和桅杆的空气动力模型。答案：（1）影响因素及影响效应①帆流场当同时有艏三角帆和主帆时，产生的流场压力差比单帆时要大，并且艏三角帆承受主要的压差力，主帆几乎不承受压差力。没有艏三角帆时，主单帆承受主要压差力；只有艏三角帆时，同只有主帆时一样，但三角帆产生的压差力相对主单帆要小。②帆的纵横比和帆与甲板之间的距离在帆的顶端和低端处升力为零以及产生漩涡的地方，会产生诱导阻力。帆的高度越高，产生的漩涡就会越小。即：帆的纵横比越大，产生的阻力越小、当所有因素都考虑在内的话，设计纵横比

2、时并不是越大越好，有以下几个原因：a.帆船在逆风点以外b.桅杆影响帆场（纵横比越高，支撑的桅杆就会越粗，对帆的流场产生不利的干扰并且主帆的chord平均长度变小形成不利干扰）c.纵横比导致横倾力矩增加其次，帆和甲板之间的缝隙会减少升力，增加阻力。因此，帆和甲板之间的缝隙越小，驱动力利用效率就越大。③帆拱以不同拱度1/7，1/10，1/20的帆为例，不同拱度的帆对风倾驱动力在不同角度下的响应，拱度越大效率越高。对横倾力的响应，随着风倾角度的增加，拱度越大下降速度越快。总之，角度越大，拱度越大的越有利。甚至还可以充分利用负值去增加风

3、倾力的效率。对于大帆拱的设计，研究结果表明：拱度较大的帆在90度的迎风角时效果最佳，帆的位置应该置于靠近船尾的部位，当然这只针对于主帆而言，对于艏三角帆，应置于船首部分。④桅杆干扰由于桅杆的干扰作用，帆流场产生分离区，产生原因：a.帆周边的压力受到干扰，减少了正负压差力，导致升力和驱动力减小。b.分离本身引起阻力。解决办法：在迎风面，45°处对称面位置采用开沟槽的减阻技术。⑤流线流线设计能够大大减少阻力，尽量将桅杆及其他附体设计成流线型。（2）哈森的帆和桅杆空气动力学模型公式中各符号意义：P:主帆高度E:主帆底边长I:艏三角帆高

4、度J:艏三角帆底边长LPG:副帆的垂线高度SL:大三角帆后缘长PY:后桅帆高度EY:后桅帆长度YSD:后桅支索帆高度YSMG:后桅支索帆上围长YSF:后桅支索帆底围长BMAX:游艇最大宽度FA:平均干舷高度EHM:舷弧线以上桅杆高度EMDC:平均桅杆直径BAD:舷弧线以上主帆高度BADY:舷弧线以上后桅支索帆高度公式如下：