船舶阻力
一总论
1.船舶在航行过程中会受到流体(水和空气) 阻止它前进的力。这种与船体运动相反的作用力称为船的阻力。
2.船舶快速性就是研究船舶尽可能消耗较小的主机功率以维持一定航速的能力
3.船体总阻力按流体种类分成空气阻力和水阻力。
空气阻力是指空气对船体水上部分的反作用力。水阻力是水对船体水下部分的
反作用力。
4. 船体阻力的成因主要有以下三种现象有关:
①船首的波峰使首部压力增加, 而船尾的波谷使尾部压力降低, 于是产生首尾
流体动压力差。这种由兴波引起的压力分布的改变所产生的阻力称为兴波阻力, 一般用Rw表示。
从能量观点看,船体掀起的波浪具有一定的能量, 这能量必然由船体供给。由
于船体运动过程中不断产生波浪, 也就不断耗散能量, 从而形成兴波阻力。
②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, 亦即船体表面产生了摩擦力, 它在运动方向的合力便是船体摩
擦阻力,用Rf 表示。
从能量观点看。就某一封闭区而言, 当船在静水中航行时, 由于粘性作用, 必
带动一部分水一起运动, 这就是边界层。为携带这部分水一起前进, 在运动过
程中船体将不断供给这部分水质点以能量, 因而产生摩擦阻力。
③旋涡处的水压力下降, 从而改变了沿船体表面的压力分布情况。这种由粘性
引起船体前后压力不平衡而产生的阻力称为粘压阻力,用Rpv 表示。
从能量观点来看,克服粘压阻力所作的功耗散为旋涡的能量。粘压阻力习惯上
也叫旋涡阻力。
5. 船体阻力的分类
(1 ) 按产生阻力的物理现象分类。Rt = Rw + Rf + Rpv
对低速船, 兴波阻力成分较小, 摩擦阻力约为70%～80% , 粘压阻力占10%以上。对高速船, 兴波阻力将增加至40%～50% , 摩擦阻力为50%左右, 粘压阻力仅为5%左右。
(2 ) 按作用力的方向分类。R t = R f + R p
(3 ) 傅汝德阻力分类。其实质是将粘压阻力和兴波阻力
合并在一起称为剩余阻力, 即:Rt = Rf + Rr 式中Rr = Rw + Rpv
(4 )按流体性质分类。Rt = Rw + Rv 式中Rv = Rf + Rpv
综上各分类方法, 船体总阻力与各阻力成分间的关系可以表示如下:
6.粘性阻力相似定律———雷诺定律
Cv = f ( Re )
Cf =Rf（ρv2 S）÷2= f1 ( Re )
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, 不同平板的摩
擦阻力系数必相等。
7.兴波阻力相似定律———傅汝德定律
对于给定船型的兴波阻力系数仅是傅汝德数Fr 的函数, 当两形似船的Fr相等时, 兴波阻力系数Cw 必相等, 这称为傅汝德定律。
形似船在相应速度时(或相同Fr 数) , 单位排水量兴波阻力必相等。这称为傅
汝德比较定律。
8.船体总阻力相似定律———全相似定律
水面船舶的总阻力系数是雷诺数和傅汝德的函数; 若能使实船和船模的雷诺数
和傅汝德数同时相等, 就称为全相似。在满足全相似条件下, 实船和船模的总
阻力系数为一常数, 故称为全相似定律。
二粘性阻力
1.船舶粘性阻力的计算方法可分为两大类:
(1 ) 根据边界层理论或雷诺平均方程用数值计算方法求得粘性阻力
(2 ) 工程上实际采用的方法由船模试验决定
2.“相当平板”假定认为:实船或船模的摩擦阻力分别等于与其同速度、同长度、同湿面积的光滑平板摩擦阻力.
3. “1957 年国际船模试验池实船-船模换算公式”,1957I TTC 公式:
Cf =0 .075/( lg Re - 2 )2
4. 船体曲度对阻力的影响:
①纵向弯曲表面的水流之平均相对速度较平板情况为大, 其平均边界层厚度必
较薄, 这将导致速度梯度和摩擦阻力增大。
②横向弯曲处其边界层厚度较相当平板薄, 在曲度较大的舭部尤为显著, 所以
阻力也相应增大.
③弯曲表面易发生边界层分离以致产生旋涡, 旋涡区的水流速度较低, 该处的
摩擦阻力随之减小。
5. 船体表面粗糙度可分成两类:普遍粗糙度和局部粗糙度。
普遍粗糙度,又称漆面粗糙度,主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, 又称结构粗糙度, 主要为焊缝、铆钉、开孔以及突出物等粗糙度。
6.在实际计算中, 总的摩擦阻力系数可取为光滑平板摩擦阻力系数Cf 再加上
一个与雷诺数无关的粗糙度补贴系数ΔCf 。对于一般船舶, 我国取ΔCf =
0 .4 ×10 - 3 。
7. 船舶在营运过程中, 船体水下部分因长期浸泡在水中, 除钢板被腐蚀外, 海水中的生物 , 使船体表面凹凸不平, 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。
8. 减小摩擦阻力:
①边界层控制
②采用聚合物溶液降阻剂,
③船底充气减阻
④使船体表面与水接触改变为与空气接触
9. 船体摩擦阻力的计算Rf = ( Cf + ΔCf ) 〃ρv2 S /2
(1 ) 计算船的湿表面积。
(2 ) 计算雷诺数Re= , 其中Lwl 为水线长( m) , v 是船速( m/ s ) ,ν是水的运动粘性系数, 如无特殊注明, 对于实船取标准水温t = 15℃时之值,ν的数值可由附录的表中查得。
(3 ) 根据光滑平板摩擦阻力公式算出或由相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,我国一般取ΔCf = 0 .4×10 - 3 。
(5 ) 根据式算出船的摩擦阻力。
10.影响粘压阻力的因素是物体形状(物体的后体形状),界层内的流动状态
①船的后体收缩较缓和, 则沿曲面的流速变化较缓慢, 因而纵向正压力梯度较小, 分离现象可以推迟,甚至避免, 因而粘压阻力可以减小。反之, 物体后体收缩急剧, 将会出现严重的分离现象, 粘压阻力增大。
②船的前体过于肥短, 流线扩张很大, 流速增加快, 在最大剖面处的速度很高, 而压力会降得很低, 使得后体范围的正压力梯度增加, 流动急剧减速, 因此粘压阻力将增大。
11.降低粘压阻力的船型要求
(1 ) 应注意船的后体形状。去流段长度满足Lr ≥4 .08 Am ; 对于低速肥大
船型可满足Lr ≥2 .5 Am 。同时, 后体收缩要缓和
(2 ) 应避免船体曲率变化过大
(3) 前体线型应予适当注意。采用球鼻型船首有可能减小这一部分阻力。
三兴波阻力
1.船体兴起的波浪分成两类: 一类是在船舶驶过之后, 留在船体后方并不断向外传播的波浪称为船行波;
另一类是被船体兴起后很快就破碎的波浪, 称为破波, 并不以波浪的形式留在船后, 它主要发生在肥大型船舶。
2.平面进行波的特征：
①平面进行波的波形是余弦或正弦曲线形状
②波形离静水面的最大升高或下降之距离A 称为波幅; 波峰与波谷之间的距离称为波高H, 显然H = 2 A, A 为波幅
③相邻两波峰或波谷间的距离, 称为波长λ
④波形每前进一个波长距离所需的时间称为周期T
⑤波形的传播速度c=λ/ T
⑥波浪运动所具有的总能量包括波浪的动能和位能两部分，波浪的总能量与波长、波宽和波幅平方成正比, 而与水深无关。
⑦波能沿着波形传播方向的转移速度称为波能传播速度
3.船行波形成的原因：船舶在水面上航行时产生波浪的原因主要在于: 水流流经弯曲的船体时, 沿船体表面的压力分布不一样, 导致船体周围的水面升高或下降, 在重力和惯性的作用下, 在船后形成实际的船波。
4.船行波的组成:船行波由与压力点兴波图形相似的首尾两组波系所组成, 其中包括下列诸波:
船首压力兴波: 形成船首波系, 包括船首横波和船首散波;
船尾压力兴波: 形成船尾波系, 包括船尾横波和船尾散波。
特征：(1 ) 整个船行波可分成首尾两大波系, 各由横波和散波组成, 相应称为船首横波、船首散波和船尾横波、船尾散波
(2 ) 整个船波系基本上集中在凯尔文角所限定的扇形面范围之内。
(3 ) 船首横波通常在船首柱略后处为波峰, 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, 组成合成横波。
5.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。
①若首尾横波波谷相叠, 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。这种情况称为不利干扰。
②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, 这种情况称为有利干扰。
影响首尾横波干扰结果的因素主要取决于首尾两横波的相对位臵。
6. 兴波阻力与波浪参数之间的关系： Rw0 ∝ bH2 即兴波阻力与波高平方和波宽成正比关系, 当船舶航行的兴波波高增大时,兴波阻力必然急剧增大。
7.减小船舶兴波阻力的方法：
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
8.破波阻力：在船首附近很容易观察到波浪破碎( 简称破波)现象, 使阻力有所增加的阻力（破波阻力本质上是一种兴波阻力, 但不能由波形测量得到, 却可从尾流测量中获得）
四附加阻力
1.附体阻力：水对实船安装的附体（舵、舭龙骨、轴包架、轴和支轴架）作用而增加的那一部分阻力。
2.确定附体阻力的方法：
①应用已有资料或经验公式确定附体阻力
②应用模型试验确定附体阻力。
3. 失速：保持静水中相同功率时, 航速必然会有所下降, 这种航速的减少称为速度损失或简称失速。
4.储备功率：维持静水中的相同航速, 则必须较原静水功率有所增加, 所增加的功率称为储备功率。
5.船体对波浪的绕射作用：由于波浪遇到船体后, 被船体绕射而产生反射水波, 该水波的能量就是船体阻力增值的一部分。
6.影响波浪中阻力增值的因素：主要有船型和波浪两方面。
五船模阻力试验
六船型对阻力的影响
1.优良船型：所谓阻力性能优良的船型是对某一定速度范围而言。换句话说,
优良的船型将随速度而异, 低速时阻力性能良好的船型, 在高速时可能反而不佳。
2.船舶分类及其主要阻力成分：按照傅汝德数将各类船舶分为低速船( Fr <
0 .20)（摩擦阻力与粘压阻力）、中速船( 0 .20 < Fr < 0 .30 ) （兴波阻力）和高速船( Fr > 0 .30) （兴波阻力）。
3.影响阻力的船型参数：主尺度比、船型系数、船体形状
4. 高速船的船型特点是:由于一定范围内增加船长是有利的, 所以其
Δ∕( 0 .01 L)3 较低速船要小得多, 故船型显得比较瘦长, L/ B 值较大。
5.低速船船型的特点是:实际棱形系数值均较大, 因而船型丰满; 而高速船,
其实际最佳Cp 较低速船为小, 因而其船型较低速船瘦削。
6.浮心纵向位臵的改变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。
7.船首柱形状
船舶最前端部分, 由龙骨线到船体的顶部, 称为首柱。图( a )为垂直式船首; 图( b ) 为倾斜-垂直式船首( 简称斜直式) ; 图( c ) 为倾斜式船首; 图( d)为球鼻船首; 图( e )为飞剪式船首; 图( f )为破冰型船首。
8. 船尾部形状
常见的有三种,其中图( a) 为椭圆船尾; 图( b)为巡洋舰船尾;图( c )为方尾。
9. 球鼻船首的减阻机理
(1 ) 减小兴波阻力：球鼻船首产生的波系与船体波系可能发生有利干扰作用, 合成波的波高将降低, 兴波阻力将下降。
(2 ) 减小舭涡阻力：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, 从而达到降低阻力和减小埋首现象的目的。
(3 ) 减小破波阻力：加装球鼻船首后, 首部船体前伸, 使该处横剖面面积曲线的坡度和首部水线进角减小, 大大改善了船首柱附近的压力分布, 缓和了船首破波情况, 从而降低了破波阻力
10. 球鼻船首的形式：水滴形球鼻、S-V 形球鼻、撞角形球鼻
11. 采用方尾的最主要优点在于:它的尾部纵剖线坡度缓和近于直线。可以得到较小的阻力, 有利于提高航速。
七阻力的近似估算方法
1.爱尔法（艾亚法）的基本思想：艾亚法首先针对标准船型直接估算有效功率; 然后根据设计船与标准船型之间的差异逐一进行修正, 最后得到设计船的有效功率值。
2.海军系数法的基本假定：设计船与母型船在傅氏数Fr 相等时, 两者的海军
系数相等
八船在限制航道中的阻力
1.浅水对阻力影响的原因：浅水对阻力的影响主要由于船体周围的流场及兴波情况发生变化所引起
2.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, 船体周围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, 所以称为回流速度。
3.浅水阻塞效应：浅水对流场影响使回流速度增大的现象称为浅水阻塞效应。
4.浅水对流场及粘性阻力的影响：浅水时船周围的流场发生变化, 主要反映船侧、船底的流速比深水时为大, 致使粘性阻力增加。
5.浅水对兴波及兴波阻力的影响：浅水对兴波的影响主要表现在: 船舶在浅水中航行时兴起的波浪参数如波高、波速(或波长)与深水情况不同, 而且兴波图形(即兴起波浪的形状) 也发生明显变化。
由于浅水能引起兴波图形的变化, 因此浅水中的兴波阻力较相同深水情况的兴波阻力也有所变化在该速度为v s/ gh = 1 .0时的阻力较深水情况的阻力值要大得多, 但在超临界速度的高速时, 反较深水为小。，
6.浅水阻力曲线的特点：
(1 ) 当Frh < 0 .5 即v s < 0 .5 g h时, 船在浅水中的阻力和在深水中的阻力极为接近, 没有明显增加
(2 ) 当0 .5 < Frh < 1 .0 , 即0 .5 gh < v s < gh时, 由于航速增大, 浅
水的影响尤其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显著的增加。
(3 ) 当Frh = 1 .0 , 即v s = gh时, 船速达到临界速度, 此时兴波阻力出现极大值, 所以阻力曲线出现峰值, 较深水中的阻力值有很大增加。
(4 ) 当Frh > 1 .0 , 即v s > gh时, 船速已超过波浪传播的极限速度, 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, 所以此时船的总阻力甚至较深水阻力还要低。
7.许立汀中间速度法的基本思想：对于给定的船舶, 在已知深水阻力的基础上, 只要分别计及浅水对兴波和流场的影响,就可得到在浅水情况的阻力值。
九高速船的阻力特性
1.高速排水艇的艇型特点
(1)整个艇体较瘦长, L/ B 较大, 排水量长度系数和方形系数均较小, 以减小
高速情况下的剩余阻力。
(2)艇体剖面形状取圆舭型或称为U 形剖面居多, 这种艇又称为圆舭艇。由艇
首向尾方向, 剖面的横向斜升角迅速减小, 甚至趋于零度。
(3)首部比较瘦削, 进流段的水线几乎呈直线, 水线的进角较小, 以减小兴波阻力。
(4)艇体后体的纵剖线微凸, 对于FrD > 1 .0 的艇则几乎呈直线。
(5)尾部形状均采用方尾形式, 其最突出的优点在于增加艇体的“虚长度”以降低高速时的阻力。
2.高速排水型艇的阻力特征
①影响阻力特性的两种航态现象航行纵倾随航速变化、兴波和飞溅现象
②典型的阻力曲线形状
③剩余阻力系数曲线的特点：不论艇体载荷情况如何, 在Fr = 0 .50 附近均存在明显的阻力峰值区。
3.影响过渡型快艇阻力的艇型因素
①排水量及排水量长度系数：剩余阻力系数随CΔ的增加而增加。
②横剖面形状：在相同的CΔ情况下, 在较低航速时, 圆舭型的阻力性能较折
角型者为佳。
③横剖面面积曲线形状
4.双体船船型特征，双体船是两个相同线型的两个船体(称为片体) 平行布臵所组成的。
5.高速双体船的阻力特征，高速双体船的总阻力R t = R f + R r + ΔR
式中: R f 为两片体自身的摩擦阻力; R r 为两片体自身的剩余阻力;ΔR 为两片体间的干扰阻力。
6.影响高速双体船阻力性能的主要参数
①排水体积长度系数对阻力的影响：由于L/ Δ1/ 3 增大, 片体本身的兴波减小,故Cr 值减小, 从而使两片体间的兴波阻力附加干扰减弱, kr 值随之减小。
②片体间距对阻力的影响：片体间距越大, 则散波交汇点的位臵越推向船后,
横波的重合程度越小, 片体间的兴波干扰越小。
7.滑行艇的艇型特点：
(1 ) 艇体剖面形状采用V 型或称折角型, 这种剖面形状有利于提高水动力特性。
(2 ) 艇体前体剖面的斜升角, 特别是首部斜升角很大, 而向尾部方向迅速减小, 其原因在于既要减小艇首在汹涛中的严重拍击, 又要考虑到尽可能改善后体的
水动力性能。
(3 ) 艇体的长宽比L/ B 较过渡型快艇要小, 其目的在于增加艇体展弦比, 以提高艇体滑行效率, 有利于减小阻力。
(4 ) 纵剖线较平直, 特别要避免出现外凸, 以防止艇底产生负压力。
8.滑行艇是指航行速度在FrΔ > 3 .0 , 艇体重量几乎全部由作用在艇底的流体动力升力所支持的高速艇。
8.滑行艇的阻力特征
①滑行艇的阻力成分：当航速增大时, 兴波阻力Rw 在滑行艇的剩余阻力中的成分逐渐减小, 飞溅阻力Rsp 将随航速增大而迅速增长。飞溅阻力在剩余阻力中所占比重更大。
②滑行艇的阻力曲线形状
③最佳航行纵倾角：故通过调节纵倾角, 有时可以改善阻力性能。
9.影响滑行艇阻力性能的主要因素
①剖面形状的影响：一般滑行艇采用有明显折角的V 型剖面(又称折角型) , 即具有一定斜升角的横向斜升型剖面。增大斜升角会导致流体动力作用减小, 对阻力性能带来不利影响。
②排水量影响：增大排水量不但使艇体的剩余阻力增大, 而且排水量的增加意味着体积傅汝德数的下降, 相当于推迟了滑行阶段。
③艇宽（指艇的舯部和艇尾板处的折角线宽度）影响：增加宽度可增加滑行面的展弦比, 提高升力系数。但在一定的重心位臵下, 增加艇宽将使纵倾角变化, 同时湿面积亦有所增大, 因而会引起阻力反而增大。
10.水翼艇的分类；
①按水翼数目分类：单水翼艇:双水翼艇或多水翼艇
②按水翼上的载荷分布分类：（双水翼艇由于前后水翼的载荷分配不同, 通常有三种水翼系统）机式水翼系统、鸭式水翼系统、串列式水翼系统
③按水翼与水面相对位臵分类：全浸式水翼艇、割划式水翼艇
第一章总论 1.什么是“船舶快速性”？船舶快速性研究的主要内容有哪些？ 2.为什么船舶快速性问题，通常分成“船舶阻力”和“船舶推进”两部分来研究？ 3.简述水面舰船阻力的组成，及每种阻力的成因？ 4.简述船舶阻力分类方法。 5.什么是船舶动力相似定律？研究船舶动力相似定律有何意义？ 6.在什么条件下，任意2条形似船，只要它们的Re和Fr相等，则它们有相同的总阻力系数？ 7.已知某远洋货轮的水线长152m，设计航速16.45kn，制作长为3.04m的船模，进行阻力试验。分别求满足粘性力、重力相似条件的船模速度（假定实船与船模的流体运动粘性系数相同）？ 8.某舰设计水线长L=84.4m，湿面积S=728m2，航速Vs=34kn。今用α=40的船模在重力相似条件下进行阻力试验，测得水池温度t=12℃(淡水)。试求： 1）相应的船模速度Vm(m/s)? 2）此时实船及船模的雷诺数各是多少？ 3）若测得该相应速度时船模的兴波阻力为Rwm=0.52kgf，试求该舰（在15℃海水）的兴波阻力Rws？ 第二章粘性阻力 1. 实际工程中是怎样处理船舶粘性阻力的？ 2. 试述摩擦阻力的成因，及流体流态、雷诺数、船体湿面积对摩擦阻力的影响。 3. 船体表面边界层与平板边界层有哪些不同？ 4. 小结平板摩擦阻力系数计算公式，公式名称、表达式、参数、适用范围等。 5. 试述船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响及其计算处理方法。 6. 什么是污底？污底对船舶阻力有什么影响？ 7. 减少船体摩擦阻力的有效、实用方法有哪些？ 8. 试述粘压阻力的成因、基本特性，及船体粘压阻力的处理方法。 9. 船舶设计时从降低船体粘压阻力出发，应该注意哪些方面？ 10. 试述琼斯尾流测量法确定船体粘性阻力的基本原理和方法 11. 某海上单桨运输船，水线长L=126m宽B=18m，吃水T=5.6m，方形系数Cb=0.62，速度Vs=12kn，试用各种公式计算摩擦阻力（ts=15℃,ΔCf =0.0004）。 12. 题1-7中远洋货轮的船模数据：缩尺比α=50，水线长Lw1=3.04m，宽B=0.408m，吃水T=0.164m，排水体积▽=0.132m3，中横剖面系数Cm=0.984，试验水温t=26℃，试验数据如下：
船舶阻力复习思考题 1.何谓“船舶快速性”？在给定航速要求情况下，设计时追求高的船舶快速性 是否还有意义？为什么？ 2.简述船舶阻力的分类。 3.若要直接从船模的总阻力求实船的总阻力，必须满足怎样的相似条件？事实 上这样的条件能实现吗？为什么？ 4.何谓相当平板？引入相当平板概念后船体曲率为什么会影响摩擦阻力？影响 情况如何？ 5.阐述船体表面粗糙度对阻力的影响（就漆面粗糙度加以说明）。 6.试述船体摩擦阻力计算步骤。 7.为什么说“企图通过改变船体形状来减小摩擦阻力是无甚收益的”？ 8.对于船模为何可以不考虑表面粗糙度对摩擦阻力的影响？ 9.船体粘压阻力产生的原因？ 10.粘压阻力的特性？ 11.型线设计时，从减小粘压阻力出发应注意哪些原则？ 12.试述船波成因及其图形特征。 13.试从受力和能量观点说明兴波阻力的成因。 14.兴波干扰指的是什么？何谓有利干扰？不利干扰？设计时应注意什么原 则？ 15.减小兴波阻力有哪些途径？相应根据是什么？ 16.附体的定义，主要的阻力成分及确定附体阻力的方法。 17.从减小阻力出发，设计附体时应注意哪些原则？ 18.何谓尺度效应? 19.失速、储备功率，服务速度、试航速度的定义。
20.影响空气阻力的因素有哪些？ 21.在波浪中引起阻力增加的主要原因是什么? 22.船模阻力试验的依据是什么？ 23.拖车式和重力式船模试验池的优缺点？ 24.船模试验前应做哪些准备工作? 25.设计模型试验时，应根据哪些因素确定船模长度？对模型加工有什么要求? 26.船模阻力数据表达法的目的、要求是什么? 27.优良船型的含义？ 28.排水量长度系数对阻力的影响? 29.在排水量，Cm，C p和B/T一定的情况下，船长如何影响阻力？从阻力最佳 角度如何选择船长? 30.在船长的选择时应考虑哪几方面的要求？ 31.C p，C b，C m的几何含义是什么？它们各自对阻力的影响如何？ 32.在排水量，船长，棱形系数一定的条件下，还有哪几个主要因素可影响横剖 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？ 33.设计水线形状为何会影响阻力？从阻力出发，其设计原则是什么? 34.首尾横剖面形状对阻力的影响？ 35.为何说双桨船的尾部一般均采用V形剖面？i 36.方尾的阻力特性如何？在什么条件下选用？ 37.试述对中高速船，安装球鼻首的减阻机理。 38.试述对肥大船型，加装球鼻首的减阻机理。 39.研究近似计算船舶阻力有何意义？在应用近似方法计算船舶阻力时原则上应 注意些什么？ 40.试述海军系数定义，并说明如何应用此法，此法精度主要取决于哪些因素？
《船舶阻力》思考题与习题 第一章 总论 1）《船舶阻力》学科的研究任务与研究方法。 答：本课程着重介绍船舶航行时所受到的阻力的产生原因，各种阻力的特性，决定阻力的方法，影响阻力的因素以及减少阻力的途径等问题。 2）船舶在水中航行时，流场中会产生那些重要物理现象？它们与阻力有何关系？ 3）影响船舶阻力的主要因素有那些？ 4）各阻力成分及其占总阻力的比例与航速有何关系？ 低速船 摩擦阻力70%~80%，粘压阻力10%以上 兴波阻力很小 高速船 兴波阻力40%~50%，摩擦阻力50% 粘压阻力5% 5）物体在理想流体无界域中运动时有无阻力？ 应该注意的是压阻力中包含有粘压阻力和兴波阻力两类不同性质的力。兴波阻力既使在理想流体中仍然存在，而摩擦阻力和粘压阻力两者都是由于水的粘性而产生的，在理想流体中并不存在。 6）何谓二物理系统的动力相似？ 7）何谓傅汝德（Froude ）相似律？ 8）何谓雷诺（Reynolds ）相似律？ 9) 船模试验中能否实现“全相似”？为什么？ 10）何谓“相应速度”（又称“相当速度”）？ 相应速度（模型） 11）某海船航速)(0.100m L =，)(0.14m B =,)(0.5m T =,)(0.42003m =?，湿面积 s=5.90(m2)，V=17.0(kts)，阻力试验中所用船模缩尺比25=α，在相当速度下测得兴波阻力w R =9.8(n)，试验水温为12?C ，试求： i ）船模的相当速度及排水量；
ii ）20?C 海水中实船的兴波阻力w R 。 注：1节(knot)=1.852(公里/小时) 12）设825.1V R f ∝，2V R vp ∝，4V R w ∝，在某一航速下，t f R R %80=，t vp R R %10=，t w R R %10=，试计算当速度增加50％后，f R 、vp R 、w R 各占总阻力的百分比。 第二章 粘性阻力 1）何谓“相当平板”？ 相当平板：同速度、同长度、同湿表面 相当平板假定：实船或者船模的摩擦阻力分别等于与其同速度，同长度，同湿面积的光滑平板摩擦阻力。 2）摩擦阻力与流态的关系如何？雷诺数对摩擦阻力的影响如何？书P162 3）船体表面纵、横向曲度对摩擦阻力影响如何？ 当船体水流的平均速度较平板大，因此边界层厚度大部分（船前70%）比平板要小，这导致速度梯度和摩擦阻力增加。 但当船尾附近，船体边界层变厚，常伴有分离、旋涡现象，这时水流速度较小，摩擦阻力也随之减小。 4）何谓“水力光滑”？ 5）何谓“粗糙度补偿系数”？为何将其称为“换算补贴”或“相关补贴”？ 总的摩擦阻力系数可取为光滑平板摩擦阻力系数Cf 在加上一个与雷诺数无关的粗糙度补贴系数△Cf.我们一般取0.4*10-3 6）何谓“普遍粗糙度”？何谓“结构粗糙度”？ 普通粗糙度：又称为漆面粗糙度，主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：又称为结构粗糙度。主要为焊接，铆钉，开孔以及突出物等粗糙度。 7）你了解哪些关于减少摩擦阻力的近代研究，自己有何设想？ 1.边界层控制办法 2.采用聚合物溶液降阻剂 3.仿生学观点 4.微小沟槽（微槽薄膜） 5.将船体抬出水面，从而使船体表面与水接触改变为与空气接触 8）试述粘压阻力的成因与特性 从能量观点来看，在尾部形成漩涡，另一部分漩涡则被冲向船的后方，同船尾处又继续不断产生的漩涡，这样船体就要不断地提供能量。这部分能量损耗就是以粘压阻力的形式表现的。 9）为降低粘压阻力，对船型有何要求？ 1注意后体形状 （1） （2）控制船尾水流的变化平缓 2船型变化不宜过急，特别注意横剖面曲线A(x)前肩勿过于隆起，后肩勿过于内凹。 3对低速肥大船型，可采用球鼻艏以减少舭涡。 10）试证在边界层未分离情况下，粘压阻力仍存在。（考虑利用边界层方程与Lagrange 积分） 对于流线型物体，甚至某些优良船型可能并不发生界层分离现象，但粘压阻力仍然存在，仅数值大小不同而已。这是因为边界层的形成使尾部流线被排挤外移，因为流速较理想流体情况时必然增大，压力将下降。这样尾部的压力值不会达到理想流体中的最大值，首尾仍旧存在压力差，同样会产生粘压阻力，但是与由于边界层分离而引起的粘压阻力相比要小得多。 11）你所了解的粘性阻力理论计算的研究现状与水平。 第三章 兴波阻力
《船舶推进学》复习思考题 第二章螺旋桨的几何特性 1.按照系列图谱资料，至少要确定哪些几何参数就可以确定螺旋桨的形状？ 答：螺旋桨的叶数、盘面比、直径。 2.等螺距螺旋桨在不同的半径处的螺旋角是否相等？随着半径的增加，螺距角是增加还是减少？ 答：不相等，由tanθ=P/2πr知等螺距螺旋桨的螺距角在r增加时减少。 3.等螺距螺旋桨和变螺距螺旋桨的螺旋面是怎样形成的？ 答：母线与轴线成固定角度，并使母线以等角速度绕轴线旋转的同时以等线速度沿轴线向上移动，则母线在空间所绘的曲面即为等螺距螺旋面。 母线与轴线成固定角度，并使母线以等角速度绕轴线旋转的同时以随半径递增线速度沿轴线向上移动，则母线在空间所绘的曲面即为变螺距螺旋面。 4.为什么桨叶一般具有侧斜和纵斜？ 答：不对称桨叶的叶梢与参考线间的距离Xs称为侧斜，相应之角度θs为侧斜角。若螺旋桨叶面是斜螺旋面，则参考线与轴线的垂线成某一夹角ε，称为纵斜角。合理选择桨叶的侧斜可明显减缓螺旋桨诱导的船体振动。有纵斜的目的在于增大桨叶与尾框架或船体间的间隙，以减小螺旋桨诱导的船体振动，但纵斜不宜过大（一般ε<15o）,否则螺旋桨在操作时因离心力而增加叶根处的弯曲应力，对桨叶强渡不利。 5.桨叶上辐射参考线OU的含义是什么？ 答：为了正确表达正视图和侧视图之间的关系，取叶面中间的一根母线作为作图的参考线，称为桨叶参考线或叶面参考线。 第三章螺旋桨基础理论及水动力特性 1．理想推进器作为发生推力的工具来说，其理想效率为什么不可能等于1？ 答：推进器必须给水流以向后的诱导速度才能获得推力，ηi A= V A/( V A + 1/2u a)可知，理想推进器的效率总是小于1. 2.试用理想推进器理论说明下列问题: (1)为什么内河船常采用双桨而较少采用单桨？ 答：内河由于吃水受限，船桨的直径不能很大，常采用双桨来提高整体推力，公式R=Zp·Ti.，Zp为桨叶数，Ti.为一个桨的推力。 （2）当船舶吃水受限时，为什么常采用隧道型艉？ 答：ηiA=2/(1+ 2 A oV ι ρ σT T= 1/2A ，Ao=1/4πD 2,对于船舶吃水受限，由于V A一定，船 舶阻力一定，常采用隧道艉以增加直径，从而提高船舶推进效率。 （3）拖轮拖带时其螺旋桨的效率为什么较自航船的低？ 答：对于拖船来说，其拖带时所需要的有效推力，必须克服拖船本身的阻力和拖船拖带时拖钩上的拉力，比 直航时的大，由ηiA=2/(1+ ),2 A oV ι ρ σT T= 1/2A 知，推进效率比直航时低。 （4）在一般船上为什么不采用空气螺旋桨的推进方式？ 答：由ηiA=2/(1+ ),2 A oV ι ρ σT T= 1/2A 知，空气密度远小于水的密度，所以推力小的多。 （5）导管螺旋桨为什么可以提高效率？ 答：采用导管桨可以限制尾流截面A1的收缩，提高A1就可以提高效率ηiA，公式ηiA
44期船舶辅机_844 1、以下泵中属于回转式容积泵的是__ A、离心泵 B、水环泵 C、旋涡泵 D、轴流泵 2、泵的配套功率是指__________ A、原动机的额定输出功率 B、泵传给液体的功率 C、泵轴所接受的功率 D、泵实际排出的液体在单位时间内所增加的能量 3、单缸双作用往复泵漏装一个泵阀,如不计活塞杆体积,理论上流量将 A、减少1/2 B、减少1/4 C、减少1/8 D、为零 4、往复泵吸入阀弹簧张力减弱会导致___ A、允许吸上真空高度降低 B、泵水力效率降低 C、阀敲击可能性减小 D、泵容积效率降低 5、以下方法中不能提高往复泵自吸能力的是________ A、往泵缸和阀箱中灌所送液体 B、较大幅度提高转速 C、改善泵的密封性能 D、减小泵的余隙容积 6往复泵排出空气室必要时应_______ A、补气 B、放气 C、补水 D、补油 7、电动往复泵吸入真空度很低,吸不上水,不可能是因为_______ A、泵阀漏泄严重 B、吸入管漏气 C、活塞环失去弹性 D、吸入滤器堵 8、齿轮泵最主要的内漏泄发生在______ A、齿轮端面间隙 B、齿顶间隙 C、啮合齿之间 D、轴封 9、齿轮泵的齿轮端面间隙常用_____测出 A、塞尺 B、直尺 C、压铅丝 D、游标卡尺 10、关于开一个卸荷槽的齿轮泵的以下说法中错的是________ A、卸荷槽开在偏吸入口的一侧 B、不允许反转使用 C、可降低液压冲击和噪声 D、不会使容积效率降低 11、关于齿轮泵的下列说法中不正确的是 A、可以自吸 B、额定排压与尺寸无关 C、可与电动机直联,无须减速 D、流量连续均匀,无脉动 12、齿轮泵不宜在太低转速使用主要是__ A、磨损严重 B、噪声太大 C、会发生"气穴现象" D、容积效率太低13、齿 轮泵工作中噪声过大的常见原因可能是_________ A、工作压力高 B、齿轮端面间隙过大 C、吸入管漏入空气 D、油的清洁度差14、往复式舱底水泵吸入滤器堵塞不会发生________ A、过载 B、缸内液压 C、流量明显减少 D、吸入真空度过大 15、单螺杆泵的螺杆和泵缸是__ A、橡胶制成 B、金属制成 C、前者橡胶制成,后者金属制成 D、前者金属制成,后者橡胶制成 16、__________会使齿轮油泵排出压力升高 A、发生困油现象 B、油温升高 C、油温降低 D、关小吸入阀 17、螺杆泵工作寿命比齿轮泵长主要是因为__ A、所用材质好 B、径向力平衡 C、输送清洁油 D、主,从动螺杆不靠机械啮合传动 18、曲径密封环多用于单级__________的离心泵 A、扬程较高 B、流量较大 C、双吸式 D、效率较高 19、离心泵关小排出阀时,其轴向推力____ A、增大 B、减小 C、不受影响 D、因泵而异 20、离心泵若采用前弯叶片不会使泵的____提高 A、扬程 B、功率 C、效率 D、流量 21大流量离心泵常采用_________ A、多级离心泵 B、开式叶轮 C、低比转数叶轮 D、双吸式叶轮 22、单螺杆泵在船上常采作__________ A、润滑泵 B、驳油泵 C、锅炉给水泵 D、污水泵 23、离心泵的理论扬程与________无关 A、泵的向何尺寸 B、叶轮的转速 C、叶片的形状 D、液体的种类 24、离心泵排出阀开大后,泵的______
《船舶快速性》：上篇《船舶阻力》思考题及参考答案 第一章绪论 一、名词解释 兴波阻力、摩擦阻力、粘压阻力、雷诺定律（粘性阻力相似定律）、傅汝德定律（兴波阻力相似定律、重力相似定律）、全相似定律、形似船、相应速度、傅汝德比较定律、相当平板假定、傅汝德假定 二、问答题 1、根据船体周围流体的流动状态分析阻力的成因及分类？ （船舶在水中航行时，其周围流场产生哪些物理现象？它们与阻力有何关系？） （船舶阻力为何要划分几种不同的阻力成分，如何划分？） 2、总阻力中各阻力成分随Fr数的变化（不同航速的船）大致占总阻力的百分数是多少？ 3、在船模试验时，为什么实船与船模之间不能实现全动力相似？ 4、傅汝德比较定律是如何推导出来的？ 5、傅汝德假定的根据是什么？其有什么局限性？ 6、傅汝德换算关系式是如何推导出来的？ （在船模试验中，如何计算实船的阻力？） 第二章粘性阻力 一、名词解释 边界层、界层边界、尺度效应（尺度作用）、普遍粗糙度、局部粗糙度、傅汝德法（二因次换算法）、三因次换算法、形状因子（形状因素）、形状系数 二、问答题 1、在计算船体摩擦阻力时，为什么要引入“相当平板”概念？ 2、船体周围的边界层与平板的有何不同？ 3、影响边界层内流体流态的主要因素是什么？为什么实船可以不考虑界层层流的影响，而船模必须考虑层流的影响，如不考虑则会出现什么问题？ 答：出现问题：摩擦阻力是界层内层流流动的比紊流流动的的大；粘压阻力是界层内紊流流动的比层流流动的的大。
4、船体表面弯曲度对摩擦阻力有何影响？ 5、为什么实船必须要考虑表面粗糙度对其摩擦阻力的影响而船摸则不需考虑？对于钢船如何考虑表面粗糙度的影响？ 6、船体的粘压阻力是怎样产生的？流线型物体的粘压阻力是怎样产生的？ 7、为什么船体的后体越细长越平顺，粘压阻力越小？试分析和说明粘性阻力较小的物体（如深水中航行的核潜艇）其形状是什么样子？ 8、如何减小粘性阻力（摩擦阻力、粘压阻力）？ 9、二因次换算法（傅汝德）和三因次换算法的区别是什么？分别是如何计算船舶粘压阻力的？第三章兴波阻力 一、名词解释 船行波、破波 二、问答题 1、大小不同但几何相似的两条船，在什么条件下它们的兴波图形相似，为什么？ 2、什么是横波、散波？什么是首波系，什么是尾波系？绘出船的兴波图形加以说明。并说明兴波阻力和波高h及波宽b有何关系？ 3、从受力的观点和能量的观点说明船舶运动产生兴波阻力的原因，并绘图说明随船舶相对速度（Fr）的变化，兴波阻力的变化规律是怎样的，为什么？ 4、什么叫船舶兴波的有利干扰和不利干扰？它们是如何发生的？如何获得兴波的有利干扰？有那些措施？ 第四章附加阻力 第五章船模阻力试验 在船模试验时，为什么仅雷诺（粘性）相似也不可能作到？ 第七章阻力近似估算方法 第八章船舶在限制航道中的阻力 21、为什么通过对船模的剩余阻力系数的试验研究，可以分析兴波阻力的变化规律和特
选择题，选择一正确或最合适的答案 1．船体型线图所表示的船体形状。 A．包括船壳板 B。不包括船壳板C。大概形状 D。整体外形 2．船体水下排水体积的形心称为。 A．浮心B。重心 C。稳心D。漂心 3．船体水下部分的体积V与船中横剖面面积为底、船长为高所构成的 柱体体积之比，称之为。 A．棱形系数B。水线面系数 C。中横剖面系数D。比例系数 4 引起船舶纵倾增加1厘米时，所需要的力矩称为。 A．倾复力矩B。每厘米纵倾力矩 C。稳性力矩D。移动力矩 5. 随船速的提高，船所产生的兴波阻力占总阻力的比例。 A．减小B。不变 C。增大D。无大影响 6. 螺旋桨的盘面比是指 /盘面积的比值 A．伸张面积 B。投射面积C。展开面积D。均可以 7. 船内重物往上移动对初稳性的影响。 A．无影响 B。使稳性变好C。使稳性变坏D。不一定 8. 船舶进入定常回转时重心移动的轨迹称为。 A。进距B。回转直径 C。进程 D。正横距 9. 船舶的满载排水量等于 A．载重量 B。空船重量加上载重量 C。空船重量 D。总载重量 10. 初稳性高度GM的变化会。 A．影响稳性B。影响阻力 C。影响抗沉性 D。影响耐波性 11. 当作用船上的外力（或外力矩）消除后，船具有回复到原来平衡位置的能力，称为。 A.浮性B。惯性 C。稳性 D。抗沉性 12.变螺距螺旋桨的螺距比P/D是以螺旋桨的处的螺距取作为该螺旋桨 的螺距 A．叶稍 B。叶根C。1/2R D。0.75R 13. 液货船一般都设置纵向舱壁的原因是考虑。 A. 船舶的强度 B。建造方便C。自由液面 D。使用方便 14.不属于球鼻首的优点是 A．减少粘性阻力 B。减少兴波阻力 C。影响抗沉性 D。影响耐波性 15. 一般商船的龙骨线是。 A．水平直线 B。曲线C。折线 D。任意 16. 所谓船舶的干舷是指。 A。春季最小干舷 B。夏季最小干舷 C。冬季最小干舷 D。任意 17. 初稳性高度GM等于。 A。稳心高度减去重心高度 B。稳心高度减去浮心高度 C。重心高度减去浮心高度 D。漂心高度减去浮心高度 18. 处于稳定平衡状态时船舶的稳心和重心的相互位置是。 A。稳心在重心之下 B。稳心在重心之上C。稳心与在重心重合D。不定 19. 当横倾角为稳性消失角时，静稳性力臂l= 。 A．零 B。最大C。最小 D。任意 20. 船舶水线倾斜到最先进水的那个非水密处的角度，称为。
1.什么是快速性？ 船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航速高低的一种性能。 2.什么叫力学相似？ 3.付汝德相似的条件是什么？ Fr = gL ,Cw =R w 12ρv 2s ,V m 2=s ∝.当两形似船的付汝德数Fr 相等时，兴波阻力系数Cw 必相等。 4.什么是比较律？ 因为R ws 1ρv s s s =R wm 1ρm v m s m ,s s s m =e2,v s 2v m 2=e,∴R ws ?s =R wm ?m 形似船在相应速度时（或相 同付汝德数Fr ），单位排水量兴波阻力必相等。（付汝德比较定律） 5.雷诺相似的条件是什么？ Re =Lv r ,粘性阻力系数C v =R f 12ρv 2s ,当雷诺数相同时，两形似物体粘性阻力系数C f =R f 1 2ρsv 2 必相等。 当雷诺数相同时，不同平板的摩擦阻力系数必相等。 6.为什么说全相似不可能？ 全相似定律：水面船舶的总阻力系数是雷诺数和付汝德的函数，若能实船和船模的雷诺数和付汝德数同时相等，就称为全相似，在满足全相似的条件下，实船和船模的总阻力系数为一常数，称为全相似定律。 若付汝德数和雷诺数同时相等时，则船模和实船的长度以及运动粘性系数应满足v m =v s L m L s 32 实际上船模是在水池中进行试验，而海水和淡水的运动粘性系数相差不大。可假定v m =v s ，则要满足全相似条件，除非?=1即L m =L s 而且v s =v s ，这意味着实船即船模，或实船在试验池内进行试验，这显然是不现实的。
7.简述摩擦阻力产生的原因、计算方法。 原因：当水或客气流经平板表面时，由于流体的粘性作用，在平板表面附近形成界层，虽然界层厚度很小，但界层内流体速度的变化率很大。 τ=μev ey |y=0,R f=ds s 8.减小摩擦阻力的措施。 减小摩擦阻力的方法： 1、首先从船体设计本身考虑，低速船选取较大的排水体积长度系数?L3(或较小的L/B)从减小湿面积的观点看是合理的，另外减少不必要的附体如呆木等，或尽量采用表面积较小的附体亦可减少摩擦阻力。 2、由于船体表面的粗糙度对摩擦阻力的影响很大，因而在可能范围内使船体表面尽可能光滑，以期减小由表面粗糙度所增加的阻力。 3、边界层控制办法。 4、采用聚合物溶液降阻剂，就是在物体表面不断喷注稀释的聚合物溶液。 5、船底充气减阻。 6、仿生学，在细长体表面敷贴橡皮等弹性覆盖层以降低摩擦阻力。 7、美国NASA研究人员，顺来流方向的微小沟槽表面能有效地降低避免的摩擦阻力。 8、Rf不但与湿面积有关，而且还与流体密度成正比关系，因此某些特种船舶在航行中将船体抬出水面，使船体表面与水接触改为与空气接触，减少Rf。 9.何谓“相当平板”、“相当速度”？ “相当平板”假定认为：实船或船模的摩擦阻力分别等于与其同速度，同长度同湿面积的光滑平板摩擦阻力。 “相应速度”是指形似船之间，为了保持付汝德数Fr相等，则它们的速度必须满足一定的对应关系，对于船模和实船,v m=s e
目录 第一章： 1、船舶阻力与快速性的关系 2、船舶阻力研究的内容和目的是什么？有哪些研究方法？ 3、船舶阻力分类方法、优缺点 4、船舶周围流场的主要物理现象是什么？对阻力有哪些影响？ 5、边界层的特点：（定义、成因、状态） 6、产生船舶阻力的主要原因 7、潜艇和水面船舶所受到的阻力有哪些区别？ 8、什么是Re，Fr和相应速度？ 9、什么是Frude定理？有何作用？ 10、什么是全相似？ 11、Frude假定的内容是什么？有什么优缺点？ 12、船舶表面弯曲对摩擦阻力产生形状效应，为何船的摩擦阻力仍可以用相当平板公式计算？ 13、Frude的平板摩擦阻力公式、A TTCLine、ITTC-57公式是什么？根据什么得出？ 14、名词解释：层流边界层、理想流体、相应速度、相当平板、摩擦系数、阻力的种类和定义第三章： 1、波浪是如何产生的？其组成及特点？ 2、兴波阻力产生的原因是什么？ 3、兴波阻力与船航速的关系？行波阻力系数随速度的变化规律是什么？ 4、船波产生干扰的原因是什么？如何减少干扰？有利干扰和无利干扰？避免干扰措施？ 5、兴波阻力的确定方法有哪些？ 6、球鼻首降低兴波阻力的原因 7、减小兴波阻力的措施与原理 8、减小摩擦阻力的方法 第四章： 1、附加阻力有哪几类？各有什么特性？ 第五章： 1、阻力实验的目的？条件？为什么？ 2、船模实验数据如何换算至实船？ 3、船模阻力的表达式的作用？有哪几种？ 4、为何几何相似船与船模速度相应时，k值相等？ 第七章： 1、研究船型对阻力的影响为何要划分速度级？如何划分？ 2、船舶不同参数对船舶阻力的影响 3、熟悉Toylor系列船舶的组成和应用 4、排水量长度系数[正三角]/([L/100]3)对阻力的影响？设计时选取船长的原则是什么？ 5、B/T对阻力有何影响 6平行中体对阻力有何影响？选取原则？ 7.球鼻首作用？机理？主要参数？ 8、肥瘦两船排水量一样，高速航行/低速航行哪个马力大？
船舶阻力 一总论 1.船舶在航行过程中会受到流体(水和空气) 阻止它前进的力。这种与船体运动相反的作用力称为船的阻力。 2.船舶快速性就是研究船舶尽可能消耗较小的主机功率以维持一定航速的能力 3.船体总阻力按流体种类分成空气阻力和水阻力。 空气阻力是指空气对船体水上部分的反作用力。水阻力是水对船体水下部分的 反作用力。 4. 船体阻力的成因主要有以下三种现象有关: ①船首的波峰使首部压力增加, 而船尾的波谷使尾部压力降低, 于是产生首尾 流体动压力差。这种由兴波引起的压力分布的改变所产生的阻力称为兴波阻力, 一般用Rw表示。 从能量观点看,船体掀起的波浪具有一定的能量, 这能量必然由船体供给。由 于船体运动过程中不断产生波浪, 也就不断耗散能量, 从而形成兴波阻力。 ②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, 亦即船体表面产生了摩擦力, 它在运动方向的合力便是船体摩 擦阻力,用Rf 表示。 从能量观点看。就某一封闭区而言, 当船在静水中航行时, 由于粘性作用, 必 带动一部分水一起运动, 这就是边界层。为携带这部分水一起前进, 在运动过 程中船体将不断供给这部分水质点以能量, 因而产生摩擦阻力。 ③旋涡处的水压力下降, 从而改变了沿船体表面的压力分布情况。这种由粘性 引起船体前后压力不平衡而产生的阻力称为粘压阻力,用Rpv 表示。 从能量观点来看,克服粘压阻力所作的功耗散为旋涡的能量。粘压阻力习惯上 也叫旋涡阻力。 5. 船体阻力的分类 (1 ) 按产生阻力的物理现象分类。Rt = Rw + Rf + Rpv 对低速船, 兴波阻力成分较小, 摩擦阻力约为70%～80% , 粘压阻力占10%以上。对高速船, 兴波阻力将增加至40%～50% , 摩擦阻力为50%左右, 粘压阻力仅为5%左右。 (2 ) 按作用力的方向分类。R t = R f + R p (3 ) 傅汝德阻力分类。其实质是将粘压阻力和兴波阻力 合并在一起称为剩余阻力, 即:Rt = Rf + Rr 式中Rr = Rw + Rpv (4 )按流体性质分类。Rt = Rw + Rv 式中Rv = Rf + Rpv 综上各分类方法, 船体总阻力与各阻力成分间的关系可以表示如下:
《船舶原理》第三篇：船舶推进 复习思考题 杨晨俊 第1章概述 1、除螺旋桨之外，船用推进器还有哪些类型？简述它们的特点及所适用的船舶类型。 2、何谓有效马力（或有效功率）？如何基于船模阻力试验得到实船有效马力曲线？ 3、何谓收到马力（或收到功率）？它与主机马力（或主机功率）的关系如何？ 4、推进效率、推进系数如何定义？如何衡量船舶推进性能的优劣？ 5、何谓船舶快速性？快速性的优劣取决于那些因素？ 第2章螺旋桨几何特征 6、螺旋桨由哪些部件构成？它们各起什么作用？ 7、与空气螺旋桨相比，船舶螺旋桨在几何特征上有何不同？试思考其原因。 8、掌握叶根、叶梢、导边、随边、叶背、叶面、盘面积、盘面比的定义。 9、何谓桨叶切面（或桨叶剖面）？桨叶切面的弦线（长）及螺距有哪些定义方法？何谓 等螺距及变螺距螺旋桨？对等螺距螺旋桨，桨叶切面螺距角沿半径如何变化？ 10、桨叶切面有哪些常用的形状？它们各自的水动力及空泡性能如何？ 11、螺旋桨制图中，使用哪些轮廓（或投影）来表达桨叶外形？桨叶面积有哪几种表达方 式？ 第3章螺旋桨基础理论 12、何谓理想推进器？何谓理想螺旋桨？为什么理想螺旋桨的效率低于理想推进器？ 13、从理想推进器理论出发，讨论提高推进器效率的措施。 14、根据理想推进器理论，推进器载荷系数愈低，效率愈高；实际螺旋桨的敞水效率与载 荷系数之关系（图3-2）却并非总是如此。试研究其原因。 15、螺旋桨吸收主机功率、产生推力的同时，使通过桨叶周围的流体向后加速并产生周向 旋转。由于螺旋桨工作对周围流体产生的这两部分扰动，哪一部分是可能回收的？有哪些可能的回收方法？ 16、桨叶切面有哪些工作状态？试画出各种状态下来流及水动力的关系图。 第4章螺旋桨模型的敞水试验 17、何谓螺旋桨敞水性能？如何表达它？ 18、何谓螺旋桨模型的敞水试验？理论上要求桨模与实桨之间满足哪些相似关系？实际 试验能否做到？为什么？ 19、何谓螺旋桨尺度作用？工程实践中对该尺度作用有哪些处理方法？ 20、敞水试验如何实施？试从试验设施、设备、测试条件与方法、数据分析方法等方面进 行详细说明和讨论。 第5章船体与螺旋桨相互作用
学院 专业 班级 学 姓 密封线内不要答题 密封线内不要答题 江 苏 科 技 大 学 2011－2012学年 II 学期 《船舶阻力与推进》课程试题(A)卷 参考答案与评分标准 1. 粘压阻力 由粘性引起的船体前后压力不平衡而产生的阻力。 2. 傅汝德定律 对于给定船型的兴波阻力系数仅是傅汝德数的函数，当两船的Fr 相等时，兴波阻力系数Cw 必相等。 3. 汹涛阻力 船舶在风浪中航行时所增加的阻力部分 4、推进器 把发动机发出的功率转换为推船前进的动力的专门装置和机构。 5、进速系数 螺旋桨进程与螺旋桨直径之比。 6、推进系数P.C 有效马力与机器马力之比。
二、选择与填空题（20分） 1、通常把兴波阻力和粘压阻力合并称为剩余阻力。 2、假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。通常称为相当平板假定。 3、由于兴波干扰作用，兴波阻力系数曲线上会出现波阻峰点和波阻谷点。 4、某内河船船长L wl=60m，航速Vs=18km/h，ν=1.13902/106(m2/s),采用1957ITTC 公式计算得摩擦阻力系数等于0.0018 。 5、粗糙度补贴系数，其作用在于（c ）。 a. 增加表面粗糙度 b. 减小表面粗糙度 c. 计及表面粗糙度对摩擦阻力的影响 d. 计算船体表面粗糙程度 6、螺旋桨工作时，桨叶所受的应力最大。（b ） a. 叶梢 b. 根部 c. 0.6R处 d. 0.25R处 7、MAUw型螺旋桨与其原型AU型螺旋桨相比，其不同之处在于（d ） a. 减小了导缘的高度 b. 增加了拱度 c. 尾部上翘 d. a+b+c 8、桨叶某点B处发生空泡的条件是该处ξ≥σ。 9、在进行螺旋桨模型敞水试验时通常只满足进速系数相等；在空泡试验时需满足进速系数及空泡数相等。 10、关于螺旋桨各种效率问题，正确的是（ c ）。 a. 理想推进器效率ηiA可以等于1 b. ηi=ηO c .ηHηR可能大于1 d.各类效率均不可能大于1
1．根据船舶阻力产生的物理现象，对船舶阻力进行分类。 2．简述摩擦阻力的成原因及减少粘性阻力的途径。 3．简述粘压阻力的成因及减少粘压阻力的途径。 4．简述兴波阻力的成因及减少兴波阻力的途径。 5．要制作一个3米长的船模来模拟一条船长为120米，排水量为50 MN （1MN=106牛顿），设计航速为20节的船。求船模的排水量，船模在实船设计航速时的试验速度。 6．某船排水量为82.1 MN，船长为131米，湿表面积为9850平方米，设计航速为16节。现用一个船长为4.88米的船模进行试验，在相应的设计航速，测得船模总阻力为74N，试计算实船的总阻力。（在15o C，海水密度为1025.6 kg/m3，粘性系数ν=1.19×106淡水密度为999.1 kg/m3，粘性系数ν=1.14×106）7．已知某船长70米（20米长平行中体）的船在船速为14节处有一阻力峰值，其相邻的另一峰值在该峰值的（3/5）0.5倍处。求该船主峰值所在的船速。如果现将平行中体增加15米，其它保持不变，求其相应的各阻力峰值所在船速。8．某驱逐舰长122米，在其最高航速时，其艏波的波谷与尾波的波谷重合。 假定该舰的兴波长度为0.9倍舰长，求该舰的最高航速。如果保持舰的最高航速不变，要使艏波的波峰与尾波的波谷重合，其相应的舰长应是多少？ 1．根据船舶阻力产生的物理现象，对船舶阻力进行分类。 根据船舶阻力产生的物理现象，船舶阻力可分为摩擦阻力，粘压阻力和兴波阻力。2．简述摩擦阻力的成原因及减少摩擦阻力的途径。 成因：
摩擦阻力是由于水的粘性作用，使船体表面产生了摩擦力，它在船舶运动方向上的合力便是摩擦力。 减阻途径： （1）减小湿表面积：如低速船舶采用较小的?/L3（或较小的L/B）；减少不必要的附体；采用表面积小的附体。 （2）改善船体表面的粗糙度：使船体表面尽量光滑；采用无害防污油漆等。（3）边界层控制：吹喷流体，减少紊流和分离。 （4）减小粘性：在船体表面不断喷注粘性小的聚合物；在船体表面不断喷注气体减阻。 （5）仿生：弹性表面；微小沟槽表面。 （6）特种船：气垫船；水翼艇 3．简述粘压阻力的成因及减少粘压阻力的途径 成因： 粘压阻力是水的粘性作用，使船体前后部分存在压力差，产生的粘压阻力。 减阻途径： （1）船后体收缩要缓和：Lr>= 4.08*Am0.5; Lr >= 2.5*Am0.5; （2）应避免船体曲率过大。 （3）对低速肥大船，前体形状也应适当考虑，减小舭涡。 4．简述兴波阻力的成因及减少兴波阻力的途径 成因： 船舶在静止水面上运动时，将在船艏附近产生一个压力区，在船尾附近产生一个吸力区，从而在船运动方向产生压力差，阻止船舶运动的力。
1.船舶受力：1地球引力2浮力3流体动力4推进器推力 2.船舶阻力：船舶受到流体作用在船舶运动相反方向上的力 3.船舶阻力+传播推进=快速性 船舶快速性：尽可能消耗较少的主机功率以维持一定航速的能力 4.船舶性能：稳性、浮性、抗沉性、快速性、操纵性、耐波性 5.船舶阻力曲线：船舶阻力随航速变化的曲线 6.1海里/时（节）=1.852公里/时=0.5144m/s 1米/秒=3.6km/h=1.942节雷诺数：Re=u L/V 长度弗劳德数：体积弗劳德数： gL U Fr =水深弗劳德数：31.?=?g U Fr h g U Fr h .=7.船舶航态：1排水航行状态Fr<1.02过渡状态1.0
《航道工程学》复习思考题 1．水运的优缺点主要表现在什么地方？ 优点：1.内河水道的建设可以密切结合水力资源的综合利用、综合开发。2.水运的运输能力比较高。 3.水运成本低。 4.由于河流的分布面广，使水运便于实行大中小结合及长短途运输结合 缺点：首先由于航道地形、船舶技术和营运管理方面的原因，水运的技术速度和商务速度都比较低。其次，水运受自然条件的影响较大，在有些地区不像汽车、火车哪样可以常年不分昼夜进行不间断的运输。此外，在建成四通八达的航道运输网以前，水系还自称体系，互不沟通，运输的连续性差，有时需要转驳倒载，甚至造成货损货差等。 2．航道整治的目的和任务是什么？ 航道整治的目的是：延长通航历程，提高航道标准，改善通航条件和保障航道畅通 3．浅滩、急滩、险滩的区别何在？ 4．航道的概念基本要求是什么？ 船舶在河流中行驶，要求有一条连续而通畅的航槽——航道。航道也是为了组织水上运输所规定或设置的船舶航行的通道。 基本要求：通航保证率、航道尺度（宽度、深度、净空及河弯半径）、航道断面系数、航道水流条件。 5．航道工程主要有哪些内容？ 疏浚、整治、渠化、运河、航标、清障等 6．航道尺度有哪些内容？ 航道尺度包括：水深、宽度、转弯半径、净空 7．我国内河航船的航行方式有哪些？优缺点？ 我国内河航船的航行方式分为船舶和船队，船舶分为机动船和非机动船。船队分为拖带船队和顶推船队。 与拖带船队相比，顶推船队的优缺点是船舶航行的阻力小；顶推船队螺旋桨水流不对驳船产生干扰，可以提高推船的推进效率；长度通常短于拖带船队，推船和驳船连成整体，操纵较为灵活；驳船紧靠推船，为发展无人驳创造了条件。顶推船队的缺点是驳船刚性连接，要求航道有较大的弯曲半径；在有船闸的渠化河流上，船闸尺度和船队尺度彼此要相适应，负责需解队过闸，运输效益受到影响。 8．航道与航迹带有何区别？ 航道：为保证船舶安全航行所开辟的具备一定水深、宽度及航标的水道 9．如何确定航道标准水深、航道宽度？弯曲航道为什么要加宽？ 标准水深=设计船型标准吃水+富裕水深
船舶阻力与推进 一、填空题 1. 粘性阻力通常包括 摩擦阻力和粘压阻力 2. 模试验时安装激流丝其作用在于 使船模在细金属丝以后的边界层中产生紊流 3. 螺旋桨工作时桨叶所受的应力最大处为 叶根部 4. （M ）AU 型螺旋桨是一种 等螺距螺旋桨 5. 伴流分数为，推力减额分数为，则船身效率为 6. 叶背上切面最大厚度处所产生的空泡为 泡状空泡 7. 由于兴波干扰作用兴波阻力曲线上会出现 波阻峰点和波阻谷点 8. 已知螺旋桨的直径为6米，该桨的盘面积等于 2m 9. （M ）AU 型螺旋桨叶切面形状为 机翼形切面 10. 螺旋桨在不产生推力时旋转一周所前进的距离称为 实效螺距 二、 简答题 1. 船舶阻力的两个相似定律，并分别说明与哪个阻力相关。 ①、雷诺定律，与粘性阻力有关； ②、傅汝得定律，与兴波阻力有关。 2. 计算粘性阻力的一般步骤。 ①、计算船的湿表面积； 姓名: 班级： 学号： 遵 守 考 试 纪 律 注 意 行 为 规 范
②、计算雷诺数Re ； ③、根据光滑平板摩擦阻力系数公式算出或由相应的表中查出摩擦阻力系数f C ； ④、决定粗糙度补贴系数的数值，目前我国一般取30.410f C -?=?； ⑤、根据21/2()f f f R C C v S ρ=+?算出船的摩擦阻力； ⑥、将计算的摩擦阻力与粘压阻力相加得到粘性阻力。 3. 简述两类兴波及其主要特征。 ①、船行波：在船舶行驶过之后，留在船体后方并不断向外传播的波浪； ②、破波：被船舶兴起后很快就破碎的波浪，不以波浪的形式留在船后，主要发生在肥大型 船舶。 4. 简述：哪些伴流会对螺旋桨性能产生影响。 ①、势伴流； ②、摩擦伴流； ③、波浪伴流。 三、计算题 1. 要制作一个3米长的船模来模拟一条船长为120米，排水量为50 MN （1MN=106牛顿），设计航速为20节的船。求船模的排水量，船模在实船设计航速时的试验速度。 答： 缩尺比120/340α==； 船模排水量33/50106/400.083m s N α?=?=?=； 船模在实船设计航速时的试验速度/20 3.162m s v v kn === 2. 某螺旋桨设计直径米，转速275RPM ，进速15kn ，敞水实验桨模最高转速600RPM ，实验条件水流速度4kn ，试求该桨模直径 答： 实桨与桨模的J 相等，即：m s J J =； //Am m m As s s V n D V n D =； 桨模直径 /4275 2.7/15/6000.33m Am s s As m D V n D V n ==??=m