2015-船舶阻力(3)-兴波阻力详解

船舶的基本阻力包括的哪些阻力1.船舶的基本阻力包括的哪些阻力？（3分）摩擦阻力，涡涡流阻力，兴波阻力2..简单陈述基本阻力的成因和降阻措施。

（6分）摩擦阻力：成因，船体在水中运动时，由于水具有粘性是船体周围有一薄层水被船体带动遂川一起运动。

由于各层水流速度大小不同，在各层水流之间必然会产生切应力作用，这种由于流体的粘性而产生的切应力沿着船舶运动方向上的合力，成为船舶摩擦阻力。

降阻措施：降低船体表面的曲度和粗糙度，减小流体粘性，减小形势速度，减小是表面面积涡流阻力：当水流经船体时，由于水具有粘性说引起的首尾压力差而形成的阻力。

降阻措施：船尾设计成很好的流线型。

兴波阻力：船舶在静水面上行驶时由于兴起波浪而形成的阻力，为兴波阻力。

降阻措施：选择适当的船长和菱形系数。

船首水线下的船体设计成球鼻型。

3.运营船舶是怎样应付汹涛阻力的？（2分）预留储备功率4.船舶在浅水中航行，会给航态和阻力带来什么影响？。

（6分）船舶在浅水中航行，由于水与船的相对速度增加，和船行波变化的影响，使船舶阻力增加，航行钻台改变即吹水增加以及发生首倾或是尾倾。

船舶一同样的速度在浅水中航行于在深水中航行相比较，由于在浅水中航行时船底与河堤之间间隙变小使得水流相对于船体的速度增加，使水压下降，船体下沉吃水增加，船的湿面积增加，由于流速增加使船底与河底的间隙变小，易产生涡流。

一次船舶在潜水中航行时，摩擦阻力和涡流阻力都会增加。

船舶在浅水航行时船行波的波形发生变化，行波范围逐渐扩大，使兴波阻力增加。

5.污底阻力的本质是增加基本阻力中的哪种阻力成分？。

（2分）摩擦阻力6.球鼻艏的设置的目的是为了:美观？减小波阻？加强艏部强度？增加艏尖舱容？。

（2分）减小波阻球鼻兴起的波谷与船首兴起的波峰正好处于同一位置时，则两波的合成波较务球鼻时平坦，减小船舶的兴波阻力。

7.甲板上过高堆放货物给船增加的是什么阻力？。

（2分）附加阻力即空气阻力。

第七章 船舶阻力船舶快速性:船舶消耗较小功率，维持一定航行速度的性能。

由船舶阻力和船舶推进两部分组成。

第一节 船舶阻力的分类及成因船舶阻力构成：空气阻力仅占其总阻力的2％～4％一、船体阻力的分类及成因1.按产生阻力的物理性质分类t w f pv R R R R =++船体总阻力=兴波阻力+摩擦阻力+粘压阻力(漩涡阻力)1）兴波阻力的成因：根据伯努利方程，当水流流经船体时，随着船长方向流速的变化，水面高度也会起变化。

在船舶首尾两端的速度最低处，产生水位上升，而在船体中部速度最高区域内，产生水位下降，这就是形成船波的原因。

伯努利方程：g u g p Z g u g p Z 2//2//22222111++=++ρρ首横波自首柱后一波峰开始，尾横波自尾柱前一波谷开始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。

这种由兴波引起压力分布的改变所产生的阻力称为兴波阻力。

从能量观点来解释。

船行波必具有一定能量，这个能量只能由船舶克服流体阻力作功而转化出来，波浪的存在正说明了兴波阻力的存在。

2）摩擦阻力的成因：由于流体的粘性，水质点沿着船体表面运动，构成了阻碍船舶运动的力。

3）粘压阻力的成因：理想流体（无黏性）x 轴方向上来流的速度、压力变化水质点远处为V =V 0，接近A 点V 逐渐变小，到达A 点V =0，过A 点分流向后V 逐渐增大，到达C 点，V 达到最大值V 理，过C 点V 逐渐变小，到达B点V =0支流汇合，离开B 点V 逐渐增大恢复为V 0。

压力分布如曲线I.作用在前后体上的合力相等，阻力为零。

实际流体（有黏性）x 轴方向上来流的速度、压力变化由于黏性形成边界层（流速受到影响的水层）。

当水质点到达C 点，V 达到最大值V 实＜V 理，由于动能较小，到达D 点V =0,过D 点在压力差的作用下水质点回流，形成许多不稳定的旋涡并与水流一起被冲向船后方。

旋涡的产生使船尾部压力降低，从而使船体沿船长方向的压力分布发生变化，即加大了船首尾压力差（压力分布如曲线Ⅲ）产生了阻力。

兴波阻力与波能关系波长内波能，一半动能，一半势能波能传播速度兴波波能=兴波阻力做功兴波阻力的特性1. 随航速变化很大2. 随船型变化很敏感（对比Rf，主要取决于湿面积）3. 兴波阻力曲线起伏较大（波阻峰点，波阻谷点）设计时力求避免在峰点，办法：①改船速②改船长③调整菱形系数Cp，有一定影响兴波阻力的干扰mL与船长、船速有关以外，特别和表示船体首尾肥瘦程度的Cp有关：Cp不但直接影响兴波的大小，而且对两横波的干扰作用有较大的影响。

两端瘦削船型 Cp小→水压力小→mL小；两端肥大船型 Cp大→水压力大→mL大兴波干扰的函数形式，大量的实验表明n整数波阻峰点n整数波阻谷点为了更方便的判别兴波干扰的结果，我们定义P理论P理论波阻峰点波阻谷点兴波阻力的确定方法一.船模试验方法Ctm：船型总阻力，可直接通过模型试验求得Cvm：船模粘性阻力系数，可通过重叠船模或低速船模试验但实际上重叠船模试验在应用上存在不少问题①模型的支撑、测量装置需伸入水下；②船模即时有微纵倾，也会影响阻力现行办法：往往用剩余阻力系数来分析兴波阻力原因：实验很难将兴波阻力与粘压阻力分开，而且粘压阻力系数基本上不随船速变化，兴波阻力的峰谷点在剩余阻力曲线中有所反映低速船兴波阻力较小，不是研究重点； 高速船剩余阻力≒兴波阻力二. 兴波阻力的理论计算方法设沿中纵剖面上任一点（x，z）上都是兴波源（船宽很窄，薄船）Michell 取若令其中这就是著名的Michell兴波阻力积分公式I, J 与船型有关，船型已知时，通过此式可求兴波阻力。

纵向梯度对兴波阻力影响较大研究表明，Mechell公式可用于计算高速瘦长船型，但一般船与实验值吻合较差。

三. 波形分析法兴波阻力波形分析是从通过Fourier变换求振幅函数C,S，然后求Rw①横切法x固定; ②纵切法y固定; ③混合法纵切法最方便，但收到池壁限制，为了避开反射波干扰，应在M点以前截断Newman-Sharma 截断修正即M以后虽然有误差，但可以认为离开船足够远，已趋于Kelvin波。