船舶阻力与推进

船舶阻力与推进典型例题详解1.1.FroudeFroude 比较定律和Froude 假定及其相关一些概念例题1：某万吨船的船长=wl L 167m，排水量=∆25000t，航速kn V s 16=，对应船模缩尺比33=α，试着求船模的长度、排水量及其相应的速度。

解：根据流体力学中相似定律，可以知道有以下规律：α=VmVsα=m sL L 3αρρsm m s =∆∆因此求解结果如下表所示：参数Lwl(m)∆(t)Vs 实船1672500016船模5.0606060610.6956618532.7852425例题2：设有五艘尺度、船型、航速各不相同的船舶如下表：船类船长（m）航速（kn/h）货船12012客货船16023高速客船8523鱼雷艇2632拖轮46127分别计算它们的Froude 数Fn 和速长比LV s，并判断它们属于何种速度范围？解：注意计算Froude 数中各个量单位，gLV Fr s=，其中速度使用m/s 单位，g 为9.8m/s^2，L 单位为m ，而在速长比中，v 的单位为kn ，L 的单位为ft ，两者关系：L V F sr 2977.0=Fr LVs355.3=计算结果如下：L （m ）航速（kn/h ）Vs(km/h)Fr 船长（ft ）速长比货船120.0012.00 6.170.18393.700.60客货船160.0023.0011.830.30524.93 1.00高速客船85.0023.0011.830.41278.87 1.38鱼雷艇26.0032.0016.46 1.0385.30 3.46拖轮（单放）46.0012.00 6.170.29150.920.98拖轮（拖带）46.007.003.600.17150.920.57例题3：某海船m L wl 100=,m B 14=,m T 5=,排水体积34200m =∇，航速为17kn，（1）试求缩尺比为20、25、30、35时船模的相当速度和重量；（2）当缩尺比为25，在相当速度时测得兴波阻力为1公斤，实验水池温度为12度，求其他船模在相当速度时的兴波阻力；（3）所有船模对应的实船在水温15度的海水中兴波阻力为多少吨？解：第一问考查相似定律，第二问考查Froude 比较定律，计算结果如下：α实船排水体积船模排水体积（m3）实船航速(m/s)船模速度（m/s ）船模相当重量kg 船模Rw （kg ）实船（kg ）204200.000.538.74 1.96524.50 1.9516049.77254200.000.278.74 1.75268.54 1.0016049.77304200.000.168.74 1.60155.410.5816049.77354200.000.108.741.4897.870.3616049.772.二因次法解决船舶阻力问题(62)(B)例题4：某海船的水线长m L wl 100=，宽度m B 14=，吃水m T 5=，排水体积34200m =∇，中央剖面面积269m A M =，航速17kn，试求尺度比为25=α的船模相应速度。

一、船舶阻力 总论第一部分：主要知识点一、船舶快速性的含义1、概念：船舶尽可能消耗较小的主机功率以维持一定航行速度的能力。

或者说，船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航行速度高低的一种性能。

对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者，谓之快速性好，反之为差；或者，对一定的船舶要求达到一定航速时，所需主机功率小者，谓之快速性好，反之则否。

2、船舶能达到航速的高低取决于：它所受阻力的大小、主机功率大小和推进效率高低这三个因素。

3、主要内容：船舶阻力和船舶推进两个方面。

4、推进器是指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。

二、船舶阻力的分类 裸船体阻力静水阻力 船舶阻力水阻力 附体阻力船舶阻力 汹涛阻力 附加阻力空气阻力＊汹涛阻力：波浪中的水阻力增加值。

三、船体阻力的成因和分类1、成因船体在静水中运动时所受到的阻力与船体周围的流动现象密切有关。

1）兴波一般首柱后缘为波峰，尾柱前缘为波谷，改变了船体周围的水压力分布，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（与船航行方向相反）。

这种由兴波引起的压力分布改变所产生的阻力称为兴波阻力，一般用R w 表示。

从能量观点看，船体兴起的波浪具有一定的能量，这些能量必然由船体供给。

这种由于船体运动不断兴波而耗散能量所产生的阻力称为兴波阻力。

2）边界层当船体运动时，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，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R f 表示。

从能量观点看，船体携带边界层水流一起前进，边界层水流质点不断消耗能量体现为摩擦阻力。

首部水压力尾部水压力补充：牛顿内摩擦定律dv dyτμ=。

μ：流体的动力粘性系数，2/N s m ⋅；/νμρ=：流体的运动粘性系数，2/m s 。

ν和ρ均为水温的函数。

3）边界层分离在船体曲度骤变处，特别是较丰满船的尾部由于水具有粘性常会产生旋涡，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，使首压力大于尾压力。

船舶阻力与推进计算船舶阻力与推进是船舶运行过程中的两个重要方面。

阻力是指船舶在水中航行时所受到的力，而推进是为了克服阻力，使船舶能够前进。

一、船舶阻力计算船舶阻力分为摩擦阻力和波浪阻力两部分。

1.摩擦阻力摩擦阻力是由船体与水之间的摩擦引起的，可以通过以下公式计算：F f=12C fρAV22.其中，F f为摩擦阻力，C f为阻力系数，ρ为水的密度，A为船舶受到水流的有效面积，V为船舶相对水流的速度。

3.波浪阻力波浪阻力是由船体将水推离出去形成的波浪引起的，可以通过以下公式计算：F w=12C wρgV2L4.其中，F w为波浪阻力，C w为波浪阻力系数，ρ为水的密度，g为重力加速度，V为船舶相对水流的速度，L为船舶的长度。

二、船舶推进计算船舶的推进力可以通过以下公式计算：F t=Pηpηmηv其中，F t为推进力，P为功率，ηp为螺旋桨效率，ηm为主机效率，ηv为传动效率。

船舶螺旋桨效率的计算可以通过以下公式进行近似估算：ηp=√11+(Kt−1)J其中，K为螺旋桨的膨胀系数，t为螺旋桨的扭曲系数，J为进流系数。

船舶主机效率的计算可以通过以下公式进行近似估算：ηm=0.5+0.61(1−(L p L ))其中，L p为主机的长度，L为船舶的长度。

船舶传动效率的计算可以通过以下公式进行近似估算：ηv =√BL T其中，B 为船舶的宽度，L 为船舶的长度，T 为船舶的吃水深度。

三、总体计算 船舶的总阻力可以通过以下公式计算：F r =F f +F w其中，F r 为总阻力，F f 为摩擦阻力，F w 为波浪阻力。

船舶的净推进力可以通过以下公式计算：F n et =F t −F r其中，F n et 为净推进力，F t 为推进力，F r 为总阻力。

根据以上计算公式，可以对船舶的阻力和推进进行准确的计算。

在实际应用中，还需考虑船舶的工作状态、环境条件等因素，进行综合评估和调整。

阻力与推进1、试述浅水域和深水域中船舶兴波的不同深水中兴波的波幅随航速增加而增大，但是凯尔文角不随航速而变，浅水中随着航速的增大，不仅兴波波幅发生变化，凯尔文角也发生变化。

2、完整叙述利用基尔斯方法确定船舶剩余阻力的步骤1、确定棱形系数，宽度吃水比等船型参数，查3相关图谱分别确定设计船和母型船的剩余阻力修正系数K1、K2、K3，进而确定修正设计船剩余阻力系数的修正系数K。

2、由公式Cr=KCr’计算得出设计船剩余阻力系数，其中Cr’为母型船剩余阻力系数。

3、若船舶排水量、船舯横剖面系数、棱形系数以及船宽和吃水比不变，试论述船长增加对船舶阻力的影响在一定长度后，船长增大，摩擦阻力增大；剩余阻力下降；对低速船而言，随船长的增大总阻力不断增大；对高速船而言，船长较短时，船长增大，剩余阻力下降相当明显，剩余阻力减小值大于摩擦阻力增大值，因而总阻力减小相当明显，随着船长的继续增大，剩余阻力下降渐趋缓慢，总阻力的减小趋势也减缓，达到某一长度后，总阻力为最小值，在此基础上进一步增大船长，总阻力反趋增大。

4、若船舶的排水量、长度、船舯横剖面系数和棱形系数不变，试分析船宽和吃水比变化对船舶阻力的影响对摩擦阻力影响很小；在某些速度段B/T变小时剩余阻力趋于减小，但是有的速度段B/T减小时，剩余阻力大；对总阻力影响不大。

5、叙述基于傅汝德假设确定船舶阻力的步骤1、由相当平板理论确定船体摩擦阻力；2、利用船模法或剩余阻力近似估算法确定剩余阻力；3、船体摩擦阻力和剩余阻力相加确定船体总阻力。

6、叙述基于休斯观点确定船舶阻力的步骤1、由相当平板理论确定船体摩擦阻力；2、由船模实验方法确定形状因子K；3、由模型试验或理论计算或近似估算方法确定船舶兴波阻力；4、摩擦阻力，形状阻力和兴波阻力相加获得总阻力。

7、兴波阻力是怎样产生的，主要与那些船型参数和船型主尺度有关由于船体兴波导致船体前后压力分布不对称而产生船舶运动相反方向上的压差力，即兴波阻力。

船舶阻力与推进答案
一、选择题
1-5、BBADB 6-10、DDDAC 11-15、BBCCA 16-20、DDBBC
二、简答题
1. 答：（1）减小兴波阻力。

对于中高速船，球鼻艏产生的波系与船体波系可能发生有利干扰，从而减小兴波阻力；（2）减小舭涡阻力。

对于低速肥大船型，满载时球鼻艏可减小首部舭涡，压载时主要减小破波阻力。

此外，肥大船安装球鼻艏后，可减小埋首现象；（3）减小破波阻力。

对于低速肥大船型，加装球鼻艏，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。

2. 答：（1）定义形状因子为r=(1+k)=Cvm/Cfm0 （2分）； （2）在Fn=0.1～0.2,假定Cw=yFn4 ,→Ct/Cf0=r+ yFn4/Cf0 ,此即Ct/Cf0关于Fn4/Cf0的一次方程,取若干试验点,按直线拟合之,该直线在纵轴上的截距即为形状因子。

3. 答：当吃水受限制时，桨直径受限制，采用隧道艉型后，可增加螺旋桨直径，从而增加盘面积，使载荷系数减少，推进器效率得到提高
三、应用题
解： 首先根据额定转速和船后收到功率可以确定敞水额定扭矩：
m KN Q nQ P R DB -=⨯⨯=⇒=04.236
286001.1/200πηπ 进而根据额定扭矩可以确定系柱工况对应的转速：
rps ..n .D n Q K Q 4045
02042304505520=⨯=⇒==ρ 根据推力表达式可得系柱工况下螺旋桨发出的推力：
KN T 6421625.040=⨯⨯= 此时所需船后收到功率为KW nQ P R DB 573/20==ηπ。

快速性概述一、船舶快速性概念船舶在航行过程中会受到流体（水与空气）阻止它前进的力，这种与船体运动方向相反的作用力称为船的阻力。

为了使船舶维持一定的速度航行，必须对船舶提供推力以克服阻力。

一般船舶航行过程中由主机供给能量，通过推进器(常用的是螺旋桨)转换为推动船舶前进的动力。

显然，船舶所具有的推力大小取决于主机功率的大小和推进器将主机功率转换成推力的效率，即推进效率的高低。

因此船舶能达到航速的高低分别取决于它所受阻力的大小、主机功率大小和推进效率高低这三个因素。

船舶快速性就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，或者说，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。

因此，快速性的含义是：对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者，谓之快速性好，反之为差；或者，对一定的船舶要求达到一定航速时，所需主机功率小者，谓之快速性好，反之则否。

几乎每一艘船舶，在设计初始阶段就给定明确的快速性指标。

当船舶建成后，测定是否达到原快速性设计指标是交船试航的一个重要内容。

船舶克服阻力做功与主机提供能量的守恒关系是：RηηN υD s s ⋅⋅= 式中， υ —— 船速；R —— 船舶水阻力；N s —— 主机发出的功率；η s 和η D —— 分别为轴系传送效率和推进效率。

从快速性的含义中可知，在主机功率确定的情况下，快速性的优劣不仅与船舶的航行阻力有关，而且还与船的推进效率等有关。

显然，船舶快速性包括两部分内容，即“船舶阻力”和“船舶推进”两门课程：船舶阻力 —— 研究船体在运动过程中所受到的各种阻力问题；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。

二、本课程的研究内容和任务快速性是船舶诸性能中(如浮性，稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性等)的重要性能之一。

快速性的优劣，对民用船舶来说将在一定程度上影响船舶的使用性和经济性，对军用舰艇而言，快速性与提高舰艇的作战性能密切相关。

船舶阻力与船舶推进1一、船舶阻力总论第一部分：主要知识点一、船舶快速性的含义1、概念：船舶尽可能消耗较小的主机功率以维持一定航行速度的能力。

或者说，船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航行速度高低的一种性能。

对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者，谓之快速性好，反之为差；或者，对一定的船舶要求达到一定航速时，所需主机功率小者，谓之快速性好，反之则否。

2、船舶能达到航速的高低取决于：它所受阻力的大小、主机功率大小和推进效率高低这三个因素。

3、主要内容：船舶阻力和船舶推进两个方面。

4、推进器是指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。

二、船舶阻力的分类裸船体阻力静水阻力船舶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＊汹涛阻力：波浪中的水阻力增加值。

三、船体阻力的成因和分类1、成因船体在静水中运动时所受到的阻力与船体周围的流动现象密切有关。

1）兴波一般首柱后缘为波峰，尾柱前缘为波谷，改变了船体周围的水压力分布，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（与船航行方向相反）。

这种由兴波引起的压力分布改变所产生的阻力称为兴波阻力，一般用R w 表示。

从能量观点看，船体兴起的波浪具有一定的能量，这些能量必然由船体供2）边界层当船体运动时，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，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R f 表示。

从能量观点看，船体携带边界层水流一起前进，边界层水流质点不断消耗能量体现为摩擦阻力。

补充：牛顿内摩擦定律dv dy τμ=。

μ：流体的动力粘性系数，2/N s m ⋅；/νμρ=：流体的运动粘性系数，2/m s 。

ν和ρ均为水温的函数。

3）边界层分离在船体曲度骤变处，特别是较丰满船的尾部由于水具有粘性常会产生旋涡，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，使首压力首部水压力尾部水压力大于尾压力。

146第七章 阻力近似估算方法在船舶设计过程中，特别是在方案设计的初期，当主尺度和船型系数被确定以后，必须要知道主机功率以预报船舶能达到设计航速；如果主机功率已知，则需要估计阻力，以确定船的航速，便于初步分析、比较各种方案的优劣。

在此阶段，由于船舶线型尚未确定，因而还不能应用船模试验方法来确定阻力，所以只能用近似方法进行估算。

此外在某些不准备作船模试验的小型船舶或航速不重要的船舶的设计过程中，只能用近似方法来确定其阻力值。

近似估算阻力的方法很多，但所有这些方法不外乎是根据船模系列试验结果或者是在总结、分析大量的船模试验和实船试验的基础上得出的。

因此可以想象应用近似估算法所得结果的准确程度取决于设计船与母型船或设计船与各图谱所依据的船模系列之间的相似程度。

所以为了尽可能提高近似估算的准确性，应该有针对性地选择适当的估算方法。

阻力近似估算方法按计算内容可分为两类：一类是直接近似估算总阻力或有效功率；另一类是估算剩余阻力，而用相当平板公式计算摩擦阻力；如果依阻力近似估算方法的表达形式可分为图谱法和回归公式法两种；若根据估算方法的资料来源进行分类，则可分为船模系列资料估算法、归纳实船和船模资料估算法、母型船数据估算法等三类估算方法。

§ 7-1 船模系列试验资料估算法这类方法都是根据船模系列试验资料，直接给出阻力图表等，供实际估算应用。

一、泰洛(Taylor )法泰洛估算法是根据泰洛标准系列船模试验结果整理得到的。

其所用母型船虽为军舰(参见§6-1)，但也可用于民用船，特别是双螺旋桨客船的阻力估算。

最初的泰洛法其阻力数据绘制成单位排水量剩余阻力的等值线，并均采用英制单位。

1954年盖脱勒(Gertler)将泰洛标准组阻力数据重新进行分析整理，并对水温、层流和限制航道的影响分别加以修正，最后整理出一套无量纲剩余阻力系数图表，其中摩擦阻力系数按桑海公式计算。

计算所用的船体湿面积可以由无量纲湿面积系数图谱求得。

一、填空题（共40分） 1. 附加阻力包括 空气阻力、附体阻力和汹涛阻力2. 在进行螺旋桨模型空泡试验时需满足哪几个参数相等 σ、J 相等3. 兴波干扰为 首横波 和 尾横波 之间的干扰4. 伴流按产生原因来分类由于船身周围的流线运动而产生的是 势伴流5. 破波阻力产生的条件是 必须存在自由表面6. 剩余阻力通常包含 兴波阻力和粘压阻力7. 粗糙度补贴系数作用在于 计及表面粗糙度对摩擦阻力的影响8. 一般来说，螺旋桨的直径 大 转速 低 则效率越高。

二、 简答题（共40分）1. 船舶阻力包括哪些。

①、摩擦阻力；②、粘压阻力；③、兴波阻力。

2. 简述减小摩擦阻力的方法。

①、船体设计本身来看。

船型参数的选择，特别是船体主尺度的确定要恰当，另外减少不必要的附件如呆木等或尽量采用表面积较小的附体亦可以减小摩擦阻力；②、由于船体表面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摩擦阻力；③、控制边界层。

将边界层内一部分流体进行抽吸，或自物体表面沿流动方向吹喷流体，达到减小摩擦阻力的目的；④、采用聚合物溶液降阻剂。

在物体表面不断喷注稀释的聚合物溶液来减阻； ⑤、改变与船体表面接触的流体。

如水翼艇或气垫船在航行过程中都将船体抬出水面，从而得分 得分使船体表面与空气接触；3. 计算粘性阻力的一般步骤。

①、计算船的湿表面积；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。

4. 简述减小兴波阻力的方法。

①、选择合理的船型参数。

如应用P 理论根据给定的航速，合理选取船长和棱形系数避免处于波阻峰点，选取进流段长度以不致发生肩波不利干扰；②、设计良好的首尾形状。

187第九章 高速船型的阻力特性高速船，又称高性能船，是当前世界造船事业的热门课题。

这些船舶无论在军用上，还是在民用交通运输方面都占有相当重要的地位。

世界各国十分重视对各种形式高性能船开发与研制，高速船被预言是“21世纪海上主要的运输工具之一”。

本章仅简要介绍那些应用较广或颇受有关方面关注的某些船型以及它们的阻力问题。

§ 9-1 船舶航行中的航态与高速船种类由于各类船舶所处的航速范围不同，所以航行中的航态亦各不相同。

航态变化往往与阻力特性的变化联系在一起，通常的排水型船舶由于其航速处于排水航行状态，航态变化极小，所以通常不考虑航态对阻力的影响。

但对各种快艇而言，航态对阻力的影响相当重要，因此在讨论阻力特性时必须与航态联系在一起。

一、船舶航行中的航态有关研究表明，船舶航行中的航态有时会对阻力特性产生较大的影响。

一般说来，船舶在航行时的航态与静浮状态是不相同的，而且航态随航速变化而变化。

根据已有资料表明：船舶在航行过程中，船体各部位的吃水较静浮时将发生变化。

图9-1是巴甫连柯根据试验给出的船舶在不同速度下，船首、船尾和重心处的吃水变化情况，其中速度参数为：Fr ▽＝3/1s gυ∇(这里▽为排水体积，Fr ▽ 称为体积傅汝德数)。

船舶航行过程中，伴随有航态变化，即在垂直方向出现运动和位移，表明其不但受到静力作用，而且必然存在着流体动力的作用。

设Δ为船体排水量，▽为船体静浮时的排水体积，▽1为船体在航行过程中的排水体积，L 为沿垂直方向作用在船体上的流体动力或称升力。

则船体在航行时，沿垂直方向的受力关系为：L ρ+∇⋅=1g Δ (9-1)实际航行表明，根据船舶的Fr ▽值，所有水面船舶大致可以划分为三种航态： (1) 排水航行状态：当Fr ▽＜1.0，此时航速较低，流体动力所占比重极小，船体基本上由静浮力支持，船体航态与静浮时变化不大。

因而可以认为L /Δ→0，▽1 ≈▽。

在这个速度范围内的各种船舶，它们的阻力问题可以认为与航态无关。

【关键字】速度第四章附加阻力排水型船在航行时，除了裸船体受到兴波阻力、摩揩阻力、粘压阻力和破波阻力之外，船的各种附属体也受到水阻力，水面以上的船体受到空气阻力，风浪亦使船的阻力相对静水时有一定增加。

这三种因素产生的阻力合称为附加阻力。

本章就这三种阻力加以概述，并适当介绍这些阻力的确定方法及在船舶设计时应注意的事项。

§ 4-1 附体阻力船舶设计水线以下的附属体，如舭龙骨、舵、轴包架、轴和支轴架等，统称为船的附体。

由于附体的存在而产生的阻力称为附体阻力。

由于船的附体通常位于水下较深位置，且相对尺寸较小，因而认为附体阻力的主要成分是摩揩阻力和粘压阻力。

那些较短的附体，如支轴架等，其阻力成分几乎都是粘压阻力，并认为其阻力系数与速度无关；另一类是长附体或沿流线方向安装的附体，如舭龙骨、轴包架等，其阻力几乎都是摩揩阻力。

一、确定附体阻力的方法目前要准确地确定附体阻力尚有相当困难，其原因在于两个方面：其一是由于附体阻力的复杂性所决定。

因为确定附体阻力问题除要精确地确定各种附体的自身阻力外，还要确定附体与船体之间的干扰阻力；其二，如果试图通过模型试验的方法来确定附体阻力，由于船模速度低，附体尺度小，因而存在着较严重的尺度效应问题。

工程上，确定附体阻力系数采用近似方法，主要有两种：一种是应用经验公式或经验数据来确定每一个附体的阻力值或附体系数值；另一种是船模附体阻力试验，通常可给出较满意的结果。

1．经验公式确定附体阻力(1) 舭龙骨：应沿水流方向安装。

其长度常在船长的1/3～1/2之间，布置时在船中央以前的长度不宜大于船长的10%。

其深度不宜伸至界层边缘以外或龙骨以下，所增的阻力约等于由于湿面积加大而增加的摩揩阻力，一般不大于裸船体阻力的1%～3%。

若舭龙骨沿对角线设置，所增加的总阻力可取其摩揩阻力的5/3倍。

(2) 舵：对于不同尾型、舵型及舵的安装位置，所产生的附加阻力也不同。

流线型舵的阻力可取其自身摩揩阻力的1.5倍。

第五章 船模阻力试验船模试验是研究船舶阻力最普遍的方法，目前关于船舶阻力方面的知识，特别是提供设计应用的优良船型资料及估算阻力的经验公式和图谱绝大多数是由船模试验结果得来的。

新的理论的发展和新船的设计是否能得到预期的效果都需要由船模试验来验证。

而理论分析的进一步发展，又为船型设计和船模试验提供更为丰富的内容，以及指出改进的方向。

因此船模试验是进行船舶性能研究的重要组成部分。

本章先对船模试验池和船模阻力试验作一简要介绍，然后分别从设计和研究观点来讨论表达船模阻力数据的方法。

§ 5-1 拖曳试验依据、设备和方法船模试验是研究船舶阻力性能的主要方法。

因此需要了解船模阻力试验的依据，试验设备和具体的试验方法。

一、船模阻力试验的依据由§1-2的阻力相似定律指出：如能使船模和实船实现全相似，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。

§1-4中已阐述船模和实船难以实现全相似条件。

根据现实可能性，也不能实现船模和实船单一的粘性相似，即保持Re 相等，这是因为，如要使Re m = Re s ，则必有：υm L m /v m = υs L s /v s即 υm = α υs v m / v s (5-1) 式中，α为船模缩尺比。

因为船模和实船的运动粘性系数两者数值相近，如假定v m = v s ，则(5-1)式为：υm = α υs (5-2) 由于船模均要比实船缩小几十倍以上，因而要求船模的速度较实船速度大几十倍，甚至达到超音速情况下进行试验，显然是不现实的。

因此船模阻力试验，对水面船舶来说，实际上就是在满足重力相似条件下(保持Fr 数相等)进行的。

由于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，休斯假定等才能换算得到相应的实船总阻力。

二、船模试验池船模试验池是进行船舶性能研究和某些结构、强度试验的重要设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。

第二章粘性阻力在前一章船舶阻力的成因及分类一节中已简要提到：当船体运动时，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，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。

另外由于水具有粘性，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粘压阻力。

因此，粘性阻力由摩擦阻力和粘压阻力两部分组成，它与船体的形状和雷诺数密切相关。

本章着重从船舶工程实际使用的需要出发，分别讨论摩擦阻力和粘压阻力的成因、特征以及计算和处理方法。

§2-1 边界层和摩擦阻力由于船体形状比较复杂，目前用理论精确计算船体的摩擦阻力尚不能付诸工程实用，为此船舶工程中仍不得不沿用傅汝德提出的相当平板假定，即船体的摩擦阻力与同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力相等。

这一假定是计算船体摩擦阻力的基础。

本节首先介绍平板边界层，然后介绍平板摩擦阻力的成因、特性，最后指出船体边界层与平板界层的主要区别。

一、平板边界层假设顺着流动方向放置一薄平板，水流以均匀速度υ流经平板，如图2-1所示。

当水流过平板时，由于水具有粘性，故平板表面处的水质点均被吸附在平板上，平板表面上流速为零。

随着与平板表面距离y的增加，流速逐渐增加，当y增至某一距离δ时，其处流速达到来流的速度值。

我们称存在粘性作用的这一薄层水流为边界层，δ是纵向位置x的函数，称为界层厚度。

在相应平板各处距离为δ的点，可连成一界面，此界面称为界层边界。

图2-1 平板边界1718应当指出，一般定义边界层厚度常以界层内流速达到99%来流速度作为界层的边缘，该处与板面的距离作为界层厚度值。

根据实验测定，影响边界层厚度的主要因素是流速υ、距板前端点o 的距离x 和流体的粘性，即运动粘性系数ν。

进一步的实验指出δ取决于由这三个物理量所组成的无量纲数Re x =νxυ，即局部雷诺数。

如果υ，x 一定，当Re x 很大时，则表示流体的粘性作用很小，δ就很小。

船舶阻力与推进主要复习粘性阻力理论，要求大家掌握一个基本概念和减小粘性阻力的方法，包括减小摩擦阻力和减小粘压阻力。

基本概念比如说什么是边界层？大家要知道理想流体中它的运动粘压系数是0对吧，那么它的雷诺数就是无穷大，所以呢它的边界层支撑厚度也是0。

在这样一些极端的情况下要知道。

雷诺数的定义，公式一定要掌握住，考试是不会给大家的，还有牛顿内摩擦定律。

船体边界层与平板边界层的区别。

第一个呢船体边界层外缘的流速不同，船体有一个曲面，所以呢它和平板的差别就在于各点的速度不同，速度不同压力就不同。

船中的压力较低，船尾的较高，所以呢它有一个纵向的压力梯度。

正因为有了压力梯度产生了摩擦倾力，还有界层内的纵向压力分布不同。

然后要求大家掌握几个平板摩擦阻力公式，一共4个。

第一个桑海公式，第二个柏兰特-许立汀公式，第三个休斯公式，第四个1957ITTC公式。

这四个公式有什么特点呢，基本形式是一样的，分母都包含一个雷诺数，所以在计算时首先要计算雷诺数，那么雷诺数怎么计算呢？一个是速度，一个是特征尺寸，还有一个是运动粘压系数。

还要求大家掌握相当平板假定，实体船或模型船的摩擦阻力等于其同长度、同速度、同矢表面积的光滑平板摩擦阻力，叫做相当平板假定。

接着我们讲船体表面曲度对摩擦阻力的影响。

分别有横向曲度和纵向曲度，船体首部和尾部曲度，它们是如何影响摩擦阻力的。

接着是船体表面粗糙度对摩擦阻力影响，这是要求掌握的。

粗糙度补贴系数，国内的是多少？中国的粗糙度补贴系数是....有了这个系数后，摩擦阻力的计算公式就变成了....下面还要掌握一个概念，什么是污底？船体长时间浸泡在水中，除钢板被腐蚀外，水中的生物附着在船体表面生长，使船体表面凹凸不平，大大增加了其表面粗糙度，阻力增大，这种现象称为污底。

那么如何有效的降低污底的影响呢，措施如下：一是涂两遍防锈漆，二是海船在淡水中停泊数日后出海。

那么如何减小摩擦阻力呢，当时讲了八种，考试时至少写出六种。