船舶静水阻力实验

船舶阻力试验简介船舶阻力与造船工程实际密切相关，对设计性能良好的船舶具有重要意义。

迄今为止，船模试验依旧是研究各种船型阻力的通用方法。

船模试验中计算实船阻力的基本方法依旧在实船建造的前期工作中占有极大的比重，因此本文通过了解、学习各种相关论文分析船舶阻力试验的各种方法介绍并简要叙述其优缺点。

1阻力分类目前，船模试验依旧是研究各种船型阻力的通用方法。

在船模试验中，模型船体并不安装螺旋桨等推进器，而是依靠一定的牵引力在水池中进行匀速向前运动。

因此在进行模型试验时候我们只模拟船舶航行阻力中水阻力中的静水阻力。

而静水阻力通常由裸体阻力和附体阻力组成，其中裸体阻力还会受到环境条件的影响而发生变化。

进一步划分的话，船的裸体阻力还将包含有摩擦阻力和压阻力两种阻力成分。

根据性质的不同，压阻力还含有粘压阻力和兴波阻力两种阻力。

因此我们在高速三体船模型阻力试验中的阻力研究主要研究船的总阻力、黏性阻力和兴波阻力三种阻力。

2研究船舶阻力的方法船舶阻力的研究方法分别有理论研究方法、试验方法和数值模拟。

1）理论研究方法应用流体力学的理论，建立物理或数学模型，根据有关试验观察和测量，结合理论的推演计算。

对于像船舶快速性这样的复杂问题，往往只能获得基本的、定性的解决。

2）数值模拟根据数学模型，采用数值方法（数值模拟）预报船舶航行性能和优化船型和推进器的设计。

但是，由于船型复杂多样，围绕船体的流动也极为复杂，因此数值模拟只能解决部分问题，而大量快速性的实际问题，主要的还是依靠模型试验。

3）试验方法试验方法包括船模试验和实船试验。

船模试验是根据对问题本质的理性认识，按照相似理论（或因次分析）制作小尺度的船模和桨模，在试验池中进行试验，以获得问题定性和定量的解决。

许多优良船型或重要船舶几乎都要进行船模试验。

在船舶快速性研究的历史上，船模试验一直是最主要的方法，在某种意义上说，曾经是唯一的方法。

但船模试验有其局限性，诸如因尺度效应不能完全模拟实船的情况等。

船只阻力实验报告船只阻力实验报告引言：船只阻力是船舶工程中一个重要的研究课题。

了解船只在水中行驶时所受到的阻力，对于设计船舶的船体形状、推进系统以及预测船只的性能等方面都具有重要意义。

本实验旨在通过实际测量和实验验证，探究船只阻力的影响因素以及阻力与速度的关系。

实验步骤：1. 实验器材准备：实验所需的器材包括一艘小型船只、一根细长的绳子、一个测量距离的标尺、一个测量时间的计时器以及一块光滑的水面。

2. 实验准备：将船只放置在水面上，确保船只的船体完好无损，并且没有任何杂物附着在船体表面。

将绳子连接在船只的前部，并将其固定在水面边缘。

3. 实验过程：将船只轻轻推入水中，使其开始行驶。

同时，用计时器计时，并记录船只通过标尺所测得的距离。

重复实验多次，每次实验时，可以改变船只的速度或者其他相关参数。

实验结果：通过实验测量和数据记录，我们得到了以下的实验结果：1. 船只速度与阻力的关系：实验结果显示，船只的速度与阻力呈正相关关系。

当船只的速度增加时，所受到的阻力也相应增加。

这表明船只在水中行驶时，需要克服水的阻力才能前进。

2. 船只形状对阻力的影响：在实验中，我们还改变了船只的形状，比较了不同形状船只的阻力。

结果显示，船只的形状对阻力有着显著的影响。

一般来说，船只的船体越光滑、流线型，所受到的阻力越小。

这也是为什么现代船舶设计中注重减小船体阻力的重要原因之一。

3. 其他因素对阻力的影响：实验中，我们还尝试了改变水的温度、船只载重等因素对阻力的影响。

结果显示，这些因素对船只阻力的影响较小，主要影响船只的浮力和稳定性。

讨论与结论：通过以上实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 船只的速度与阻力成正比，即船只在水中行驶时，需要消耗更多的能量来克服水的阻力。

2. 船只的形状对阻力有着显著的影响，流线型的船体能够减小阻力，提高船只的速度和效率。

3. 其他因素对船只阻力的影响较小，主要影响船只的浮力和稳定性。

综上所述，船只阻力是船舶工程中一个重要的研究课题。

船舶静水拖曳阻力船舶阻力包括水阻力和空气阻力。

由于水的密度比空气大800多倍，所以船舶在海上航行时，主要考虑船体水阻力。

船体水阻力分为摩擦阻力、涡流阻力（形状阻力）和兴波阻力三个部分，它们的总和就是船体的总的水阻力：1、摩擦阻力是由水粘性引起，船在水中运动时，总有一层水粘附在船体表面，并跟着船体一起运动。

船舶运动带动水分子运动所消耗的能量，即为船舶克服摩擦阻力所消耗的能量。

摩擦阻力的大小与船体浸水表面积、船体表面滑度、航速高低有关。

因此，船舶定期进坞清除污底，是减少摩擦阻力的重要措施。

2、船体运动时除产生摩擦阻力之外，还同时产生涡流阻力，当船体向前运动时，产生一相对水流，由于水具有粘性，靠近船体表面处的相对水流速度就小，到达船尾时，断面扩大，流速很快下降，可达到零或者倒流，就造成船尾部的涡流运动，使船尾压力下降，对船舶就形成一个压力差阻力，就叫涡流阻力，或叫形状阻力。

在船体弯曲度较大部分就容易产生涡流，尾部横剖面作急剧收缩的船舶所引起的涡流阻力较为严重，而流线型船体就不产生涡流阻力或只产生极小的涡流阻力。

因此，改善水下船体的线型，对船舶快速性影响很大。

3、兴波阻力是由于船舶航行中掀起的船行波，产生与船舶前进方向相反的阻力。

船行波分船首波和船尾波，在船行波传播中，如果船首波与船尾波在船尾处互相迭加，兴波阻力就大；如果船首波和船尾波在船尾处互相抵消，兴波阻力就小。

所以兴波阻力的大小主要与航速和船长有关。

航速越快，兴波阻力越大，在一定的设计航速下，适当选择船长，可以减少兴波阻力。

远洋船多采用球鼻船首型，就是为了调整船长，以达到减少兴波阻力的目的。

船舶阻力实验是船舶与海洋工程专业重要的实验，传统的船舶阻力实验成本高、消耗大，且存在一定的危险性，受时空的局限性，学生无法参与包括实验设计、模型加工与安装、实验实施和数据处理的全流程，实验形式单一、综合性及自主性不足，难以适应国家海洋强国战略对船舶领域卓越创新人才的需求。

气垫船静水阻力估算方法
气垫船静水阻力是指船体在静止状态下受到的水阻力，是气垫船设计中重要的参数之一。

当前常用的气垫船静水阻力估算方法有实验法、经验公式法和数值模拟法等。

其中，实验法是通过船模试验或风洞试验等方式进行实验，获得静水阻力实测值，再按比例放大估算实际船体的静水阻力。

经验公式法是利用实验数据或统计方法建立经验公式，通过输入船体参数和流体参数，计算出静水阻力。

数值模拟法则是采用计算流体力学方法，将水流场和船体进行数字化建模，通过求解流体力学方程计算出船体的静水阻力。

在实际气垫船设计过程中，应根据具体情况选择合适的静水阻力估算方法，以保证设计的准确性和可靠性。

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船舶流体力学实验指导书工程机械系船舶与海洋工程教研室目录实验1 静水压力实验 (1)实验2 烟风洞及水槽流线实验 (3)实验3 伯努利方程实验 (4)实验4 雷诺实验 (7)实验5 动量方程实验 (9)实验6 管路综合实验 (12)1静水压力实验装置图实验1 静水压力实验一、实验目的1．测定矩形平面上的静水总压力。

2．验证静水压力理论的正确性。

3．观察压强传递现象。

二、实验装置实验装置如图所示。

三、实验原理对密封容器（即水箱）的液体表面加压时，设液体表面压强为P 0，则P 0>P a ，a p 为大气压强。

从U 形管中可以看到有压差产生，U 形管与密封水箱上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升。

密闭水箱内液体表面压强0p 为：h p p a γ+=02 式中 γ——液体的重度；h ——U 形管中液面上升的高度。

当密闭水箱内压强P 0下降时，U 形管内的液面呈现相反的现象，即P 0＜P a ，这时密闭水箱内液面压强0p 为：h p p a γ-=0式中 h ——U 形管中液面下降的高度。

四、实验步骤1．关闭排气阀，用加压器缓慢加压，U 形管出现压差h ∆。

在加压的同时，观察左侧A 、B 管的液柱上升情况。

由于水箱内部的压强向各个方向传递，在左侧的测压管中，可以看到由于A 、B 两点在水箱内的淹没深度h 不同，在压强向各点传递时，先到A 点后到B 点。

在测压管中反应出的是A 管的液柱先上升，而B 管的液柱滞后一点也在上升，当停止加压时，A 、B 两点在同一水平面上。

2．打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上。

关闭排气阀，打开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成容器内压力下降，观察U 形管中液柱的变化情况。

五、分析和讨论1．液体表面压强0p 与表压强、真空度有什么关系？2．用该实验装置是否可以测出其他液体的重度？为什么？实验2 烟风洞及水槽流线观察实验一、实验目的1.在烟风洞利用烟流法观察烟流绕过物体周围的流动图形；观察各种几何边界变化条件下产生的旋涡现象，搞清楚旋涡产生的原因与条件；2.通过对各种边界下旋涡强弱的观察，分析比较局部损失的大小；3.观察绕流现象、分离点及卡门涡街现象。

船舶静水拖曳阻力虚拟仿真实验心得一、实验目的通过这次仿真实验一、实验目的通过这次仿真实验，使我对船舶静水拖曳阻力的理论和实际意义有更深的了解，并且巩固所学理论知识，将理论知识与实践相结合，提高学生分析问题和解决问题的能力。

二、实验原理船舶受到海浪作用时，首先产生纵摇。

在纵摇周期中，重量作用在船体上使船体产生纵向弯曲变形。

此时横倾角的大小取决于纵摇的周期，当横倾角增大时，就会使吃水线过早离开平均吃水线。

三、实验仪器1．试样：长150cm，直径4cm。

2．坐标纸及笔3．计算器四、实验步骤1．连接并启动仿真软件，观察正弦曲线图。

2．在正弦曲线图中调整海浪速度（横波）为横波，竖波为纵波，确定系统初始状态。

五、数据处理1．绘制纵摇图，比较两种情况下纵摇图的变化。

横摇图横摇周期海浪速度2．绘制横倾角和吃水线位置的关系图。

六、实验分析以横摇图为例，分析纵摇周期，即纵摇最大周期与海浪初始速度的比值。

因为本实验模拟了横摇的大小和周期，海浪波高由海面计算，海浪波高为0。

8 m。

由纵摇最大周期与海浪初始速度之间的关系式可知：横摇周期＝横摇最大周期/横波初始速度。

从而得出其比值。

七、实验结果1．试样横摇最大周期是纵摇周期的1/4。

2．纵摇最大周期是横摇周期的1/4。

3．吃水线位置平均在0。

16~0。

22 m。

八、讨论分析与研究通过该实验，我认为其可以应用的地方很多，如船舶防碰撞系统设计，系统参数的选择，乘客安全装置设计等，还可以为船舶结构优化设计提供依据。

船舶载货时要保证货物的重心低于吃水线，而且要尽量减少货物的沉积和漂移。

另外，我们可以利用虚拟实验技术，不需要真实的船舶来做实验，但是仿真的效果跟现实实验是差不多的。

九、总结通过这次实验，加强了我们对船舶静水拖曳阻力的了解，更加明白它的意义。

作为航海专业的学生，尤其是未来的船员，需要掌握大量的专业知识，特别是各种设备的性能、工作原理、操作技能、故障排除等。

潜艇阻力试验标准一、潜艇阻力性能参数1.1 阻力系数阻力系数是衡量潜艇阻力性能的重要参数，它表示潜艇在特定速度下所受的阻力与潜艇排水量的比值。

阻力系数越小，说明潜艇的阻力性能越好。

1.2 静水阻力静水阻力是指在静水中潜艇所受到的阻力，它是衡量潜艇阻力性能的基础。

静水阻力越小，说明潜艇在静水中的阻力性能越好。

1.3 阻力曲线阻力曲线是指潜艇阻力与速度之间的关系曲线。

通过阻力曲线，可以分析出潜艇在不同速度下的阻力性能，并找出最佳航速。

二、潜艇流体力学特性2.1 艇身形状及尺度艇身形状及尺度对潜艇的流体力学特性有着重要影响。

不同的艇身形状和尺度会导致潜艇在不同速度下的阻力性能不同。

2.2 表面粗糙度表面粗糙度是指潜艇表面的光滑程度，对潜艇的流体力学特性有着重要影响。

表面粗糙度越大，说明潜艇表面的不平整度越高，阻力性能就越差。

2.3 流体速度与方向流体速度与方向对潜艇的流体力学特性有着重要影响。

流体速度与方向的不同会导致潜艇所受的阻力不同。

2.4 流体粘性及涡旋脱落流体粘性和涡旋脱落对潜艇的流体力学特性有着重要影响。

流体粘性越大，涡旋脱落越严重，说明潜艇所受的阻力就越大。

三、潜艇推进性能3.1 推进器类型及配置推进器类型及配置对潜艇的推进性能有着重要影响。

不同的推进器类型和配置会导致潜艇在不同速度下的推进效率不同。

3.2 推力及扭矩推力及扭矩是衡量潜艇推进性能的重要参数，它们表示潜艇在特定速度下所受的推力和扭矩的大小。

推力及扭矩越大，说明潜艇的推进性能越好。

3.3 推进效率推进效率是指推进器将电能转化为推力的效率，它表示推进器的工作效率。

推进效率越高，说明推进器的效率越好。

船舶静力学上机实验指导书一．上机实验名称：船舶静水力曲线计算二．上机实验目的：船舶静水力曲线是反映船舶在正浮状态下中的浮性和初稳性特征的基本曲线组。

船舶的静水力曲线可以根据船舶型线图和型值表进行计算。

本次实验由学生根据船舶静力学的基本原理设计船舶静水力曲线的计算机求解方法根据给定的型线图和性质表计算船舶静水力曲线。

三．上机实验原理船舶静水力曲线图全面表达了船舶在静止正浮状态下浮性和稳性要素随吃水的变化规律。

船舶静水力曲线一般包括排水体积曲线，浮心纵向（垂向）坐标曲线，漂心坐标曲线，水线面面积曲线，纵（横）稳心半径曲线，TPC 曲线，MTC 曲线等。

根据船舶静水力曲线的特征，船舶静水力曲线适合采用按水线面积分的方法。

首先进行水线面的计算：水线面面积： ⎰-=2/2/2L L W ydx A水线面漂心： W L L f A xydx x /22/2/⎰-=水线面的横倾惯性矩： ⎰-=2/2/332L L T dx y I 水线面的纵倾惯性矩：22/22f W L LL x A ydx x I -=⎰-然后根据水线面要素计算排水体积和浮心位置： 排水体积： ⎰=∇TW dz A T 0)(浮心纵向位置：⎰∇=TW f B dz A x T T x 0)(1)(浮心垂向位置： ⎰∇∇-=TB dz T T T z 0)(1)(* 稳性要素的计算： 稳心半径：∇=/T I BM ；∇=/L L I BM每厘米吃水吨数：100WwA TPC =每厘米纵倾力矩：LBM w MTC L100∇=*采用该式进行计算有利于提高计算精度。

根据以上计算公式，可用数值积分法根据型值表和型线图计算上述积分，在水线面计算时应注意水线面两端的处理，在计算排水体积时应注意基线和最低水线之间水线面面积曲线的修正。

四．实验方法和步骤1． 进行水线面计算：选择合适的数值积分方法，并设计数值计算的表格。

水线面两端可按附体进行计算或进行端部修正。

《船模阻力试验》实验指导书一、教学实验目的通过船模静水阻力试验，确定实船阻力和有效功率；通过实验教学，加深对船舶阻力的理解；重点掌握船模阻力测试方法、模型试验相似准则、船模阻力测试设备的使用及两种阻力换算方法。

二、实验主要设施及仪器拖曳水池、拖车、阻力仪及数据采集系统。

三、实验步骤1、准确称重船模重量及压铁重量，以达到按照船模缩尺比要求实船相应的排水量；2、将已准备好的试验模型（画好水线、安装导向装置，安装好激流丝），放入水中；3、调整压载位置：使船模没有横倾，首尾吃水满足要求；4、将船模安装到拖车上，应使其纵中剖面与前进方向一致，拖力作用线应位于纵中剖面内，其作用点在水线面附近的位置上并保持水平；5、将传感器和测量仪器连接好，检查无误时，开启所用仪器；6、将船模置于自由状态，对测量系统进行平衡，然后清零，等待实验；7、每天第一次试验前应将船模在静水中预拖一次，即“破水”，拖车速度约1m/s；8、按预先换算好的船模速度启动拖车；9、当拖车达到给定速度且稳速时，进行阻力数据采集，同时记下拖车速度；10、将采集的阻力曲线回放，截取平稳的一段，读取平均值（电压值）；11、将记录的拖车速度和阻力值，填到阻力试验表格内。

阻力值乘以标定系数，得到船模的阻力值；12、重复步骤8-11，进行一系列的速度（10-15个点）的模型试验，完成实验任务。

四、实验原始数据记录表格五、实验报告要求1、船模阻力试验的目的；2、船模阻力试验相似准则；3、船模阻力试验主要仪器设施；4、试验船型主尺度；5、船模阻力试验程序；6、船模阻力试验原始数据，并画出曲线V tm-R tm；7、船模阻力试验换算方法（计算公式）（二因次和三因次任选一种）；8、实船航速、Fr、总阻力和有效功率计算数据表格和V ts-R ts，V ts-P ts曲线；9、综述船模阻力试验。

附1：船型主尺度。