附加阻力

附加阻力的名词解释在物理学中，附加阻力是指物体在流体中运动时所遇到的额外阻力。

流体可以是液体或气体，而物体可以是实体物体亦或是流体本身。

附加阻力是一种相对于粘滞阻力而言的概念，它是由物体的形状、速度以及流体性质所决定的。

一、附加阻力的背景与原理附加阻力的出现可以追溯到牛顿第二定律和运动学的基本原理。

根据牛顿第二定律，当物体受到外力作用时，它将产生加速度，并随着时间的推移不断改变其速度和位置。

然而，在流体中运动时，物体会遭受到与其速度和形状相关的阻力。

附加阻力的产生机制可以通过观察一个物体在流体中运动时的行为来理解。

当一个物体移动时，它会将流体分开，并压缩或推动流体分子。

这个过程导致了流体分子的速度和动量的变化，进而造成了阻力的产生。

在流体的视角下，流体分子对物体施加了一个阻碍其运动的力，这就是附加阻力。

二、影响附加阻力的因素附加阻力的大小与多个因素相关，下面将分别介绍其中的几个关键影响因素。

1.物体形状：物体的形状决定了其所占据的表面积以及在流体中的运动状态。

形状复杂的物体通常会导致较大的附加阻力，因为它们与流体的接触面积更大，流体分子与之相互作用的时间也更长。

例如，当一个物体迎风运动时，如果它的形状呈现出较大的横截面积，流经物体表面的流体分子数量将增加，从而导致较大的附加阻力。

2.流体密度：流体的密度是指单位体积内的流体分子数量，密度越大，流体分子的数量越多，与物体相互作用的机会也更多，因此附加阻力也会增加。

举个例子，当物体在水中运动时，由于水的密度比空气大，所以相同速度和形状的物体在水中所受到的附加阻力要远大于在空气中的情况。

3.运动速度：物体的速度对附加阻力的大小有显著影响。

当物体的速度增加时，流体分子与物体之间的相互作用时间变短，流体分子的速度也会改变，从而导致附加阻力增加。

这一现象可以通过观察高速行驶的汽车与低速行驶的汽车之间的附加阻力差异来理解。

当汽车速度较低时，空气分子与汽车表面的相互作用时间较长，附加阻力相对较大；而当汽车提速后，相互作用时间变短，附加阻力也会相应减小。

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、摩擦阻力、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擦阻力和粘压阻力。

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，其阻力几乎都是摩擦阻力。

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擦阻力，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擦阻力的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擦阻力的1.5倍。

整车阻力滑行曲线整车阻力是指在整车滑行中，由于各种因素导致的阻力的总和。

它是评估汽车运行阻力大小的重要指标之一。

整车阻力滑行曲线是通过对汽车进行滑行试验，测量汽车速度与滑行时间的关系，从而得出的一条曲线。

一、整车阻力的组成整车阻力主要由以下几个部分组成：滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和附加阻力。

1. 滚动阻力滚动阻力是车辆在轮胎与地面接触的过程中产生的摩擦阻力。

它主要受到轮胎特性、路面条件和车辆负荷等因素的影响。

2. 空气阻力空气阻力是指车辆在行驶过程中空气对车辆的阻碍作用。

它与车辆的形状、速度、空气密度和车辆外部附件等因素密切相关。

3. 坡道阻力坡道阻力是指车辆在上下坡行驶时，由于重力的作用所产生的阻力。

坡度越大，阻力越大。

4. 附加阻力附加阻力是指车辆在行驶过程中由于车轮、传动系统以及其他机械部件的摩擦和转动损耗所产生的阻力。

二、整车阻力滑行曲线的特点整车阻力滑行曲线可以反映出车辆在滑行过程中阻力的变化规律。

在曲线上，一般可以分为三个阶段：加速阶段、平衡阶段和减速阶段。

1. 加速阶段在滑行开始的瞬间，车辆受到的阻力相对较小，车速逐渐增加，加速阶段的阻力主要由滚动阻力和空气阻力组成。

2. 平衡阶段当车辆达到一定速度后，阻力与推动力达到平衡，车辆维持恒定速度滑行。

此时，整车阻力主要由滚动阻力、空气阻力和坡道阻力组成。

3. 减速阶段当汽车停止施加外力时，由于各种阻力的存在，车辆逐渐减速，进入减速阶段。

此时，整车阻力主要由滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和附加阻力共同作用。

三、整车阻力滑行曲线的影响因素整车阻力滑行曲线的形状和阻力大小受多种因素的影响。

1. 车辆负荷车辆负荷的大小直接影响到整车阻力的大小。

负荷越大，阻力越大。

2. 路面条件路面的平整度、摩擦系数等对整车阻力有着直接影响。

良好的路面条件能减小整车阻力。

3. 空气密度空气密度与气温、海拔等因素有关。

空气密度越大，空气阻力越大。

4. 车辆速度车速对整车阻力的大小有着显著影响。

2 ~ 5% 7 ~ 13% 8 ~ 16%
记裸船体所需有效功率为Peb，则计及附体的实船有效 功率Pe1为:
Pe1=Peb(1+kap)
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用已有资料或经验公式估算
中、低速船的附体系数与速度的关系甚小；但高速船 或军舰因兴波阻力占总阻力的主要部分，附体也使兴波阻 力的增大。
此外，若附体形状特殊或未按流线方向设计，则附体 系数应适当加大。
试航速度: 船舶建成后，在要求装载情况下，且主机 额定功率在平静水域中所能达到的速度。
服务航速: 考虑船舶在航行中受风浪和污底等原因致 使阻力增加，以持久功率(约为额定功率的85 ~ 90％)在平 均海况下船舶所能达到的航速。
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储备功率选择
储备功率的应视船长、船型、航道和船的业务性 质而定，通常根据船长和方形系数相近的同型船舶在同 样条件下航行的经验加以确定，一般取 kaw=15~30％， 或者由耐波性试验求得。
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波浪中的阻力增加
一.引起波浪阻力增加的原因 二. 影晌波浪中阻力增值的因素 三. 波浪阻力增值的处理与储备功率
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一.引起波浪阻力增加的原因
1．船体运动 船在波浪中航行，将产生纵摇、升沉、横摇和摇首等 运动，使阻力增加，航速降低。其中主要是纵摇、升沉运 动的影响，横摇和摇首较为次要。 船舶在波浪中所增加的阻力与船体运动的幅值等参数 有关。
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4.2 空气阻力
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空气阻力
船舶在航行中、船体水线以上部分和上层建筑与空气 的相互作用而受到的阻力。空气阻力包括空气的摩擦阻力 和粘压阻力两部分。因为空气的密度和粘性系数比水小得 多，所以空气阻力通常只占船总阻力的很小部分。
在空气阻力中，摩擦阻力只占极小部分，而主要部分 是粘压阻力。它与船舶水上部分的外形以及与风的相对速