船舶阻力阻力分析.pptx

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1、第八章第八章 船舶阻力船舶阻力8.1 概述概述 inf8.2 基本阻力的机理基本阻力的机理 infinf8.3 相似定律相似定律 inf8.4 基本阻力的估算基本阻力的估算 inf8.5 基本阻力百分数基本阻力百分数 inf8.6 营运运载态和浮和浮态对快速性的影快速性的影8.7 附加阻力附加阻力 inf8.8 浅水航行浅水航行对吃水的影响吃水的影响 inf习题习题第第1页页/共共39页页8.1概述概述Y1 1快速性快速性2 2船舶运船舶运动所消耗的功率所消耗的功率infinf3 3总阻力分阻力分类infinf 4 4基本阻力的分基本阻力的分类infinfWXTRvs船舶在船舶在给定主机功率给

2、定主机功率条件下条件下等速直航等速直航的速度性能。的速度性能。第第2页页/共共39页页二、船舶运二、船舶运动所消耗的功率所消耗的功率PE主轴主轴主机主机PM推力推力轴承轴承TRWXTRvs推进系数推进系数Cp功率传递功率传递inf、传送效率、传送效率inf第第3页页/共共39页页推推进功率的功率的传递PDWXTRvsnTPTPDR主机主机PM推力推力轴承轴承主轴主轴TnPE船后桨收到功率船后桨收到功率敞水桨收到功率敞水桨收到功率推进功率推进功率有效功率有效功率主机功率主机功率PMvA第第4页页/共共39页页传送效率送效率有效功率有效功率PE推进功率推进功率PT船后桨收到功率船后桨收到功率PD敞

3、水桨收到功率敞水桨收到功率PD主机功率主机功率PM传递效率传递效率相对旋转相对旋转敞水桨敞水桨船身效率船身效率第第5页页/共共39页页船舶阻力船舶阻力R分分类1 1-特征分特征分特征分特征分类类 空气空气水水静水静水汹涛汹涛附体附体基本阻力基本阻力=裸船体阻力裸船体阻力污底阻力污底阻力新造船深水新造船深水 附附加加阻阻力力WTRvs浅水附加浅水附加第第6页页/共共39页页船舶阻力船舶阻力R R分类分类2 2 2 2-力学性质分类力学性质分类力学性质分类力学性质分类2、压差阻力差阻力WTRvsvvA1、摩擦阻力、摩擦阻力第第7页页/共共39页页基本阻力分基本阻力分类基本阻力基本阻力R0摩擦阻力摩

4、擦阻力压差阻力压差阻力涡流阻力涡流阻力(粘性压差阻力粘性压差阻力)兴波阻力兴波阻力粘粘性性阻阻力力vvA第第8页页/共共39页页8.2 基本阻力的机理基本阻力的机理 一、摩擦阻力一、摩擦阻力inf二、涡流阻力二、涡流阻力inf三、兴波阻力三、兴波阻力inf第第9页页/共共39页页一、摩擦阻力一、摩擦阻力1.摩擦阻力摩擦阻力计算算 inf平板摩擦阻力平板摩擦阻力船体摩擦阻力船体摩擦阻力2.与速度之与速度之间关系关系3.占占总阻力百分比阻力百分比4.影响因素影响因素 粘性；速度梯度；粘性；速度梯度；船形；速度；表面粗糙度船形；速度；表面粗糙度湿表面积（吃水）；湿表面积（吃水）；WXTRvs第第10

5、页页/共共39页页速度的分布速度的分布Vs船速船速法线方向法线方向速度的分布速度的分布法线方向法线方向n n速度速度1.平板平板2.船体船体一、摩擦阻力一、摩擦阻力计算算第第11页页/共共39页页二、二、涡流阻力（粘性流阻力（粘性压差阻力）差阻力）1.涡流阻力成因流阻力成因inf理想流体理想流体粘性流体粘性流体2.与速度之与速度之间关系关系3.占占总阻力百分比阻力百分比4.影响因素影响因素船形（尾部形状）船形（尾部形状）inf；速度；粘性；速度；粘性；第第12页页/共共39页页涡流阻力成因流阻力成因1.理想流体理想流体2.粘性流体粘性流体WTRvsvs第第13页页/共共39页页尾部形状尾部形状

6、对涡流阻力的影响流阻力的影响流线体流线体圆球圆球圆柱圆柱圆盘圆盘第第14页页/共共39页页三、三、兴波阻力波阻力1.兴波阻力成因兴波阻力成因inf理想流体理想流体粘性流体粘性流体2.船行波船行波inf3.与速度之间关系与速度之间关系4.占总阻力百分比占总阻力百分比5.影响因素影响因素船形（首部船形（首部形状形状-水线面附近）；速度；水线面附近）；速度；第第15页页/共共39页页1.1.兴波阻力成因兴波阻力成因WTRvs1.理想流体理想流体2.粘性流体粘性流体vs第第16页页/共共39页页2.2.船行波船行波1.首波系首波系横波横波散波散波2.尾波系尾波系横波横波散波散波第第17页页/共共39页

7、页球鼻首作用球鼻首作用第第18页页/共共39页页8.3 相似定律相似定律 1相似准相似准则inf2流体力的一般表达式流体力的一般表达式inf3雷雷诺相似定律相似定律inf4傅汝德相似定律傅汝德相似定律inf5基本阻力全相似条件基本阻力全相似条件inf6傅汝德假傅汝德假设inf第第19页页/共共39页页一、相似准一、相似准则1.几何相似几何相似2.运运动相似相似3.动力相似力相似VABVAB长：长：Ls宽：宽：Bs长：长：Lm宽：宽：Bm第第20页页/共共39页页二、流体力的一般表达式二、流体力的一般表达式基本量纲：基本量纲：第第21页页/共共39页页三、雷三、雷诺相似定律相似定律l几何相似的船

8、模和几何相似的船模和实船，当二者雷船，当二者雷诺数相数相等等时，其摩擦阻力或，其摩擦阻力或涡流阻力相似。流阻力相似。第第22页页/共共39页页四、傅汝德相似定律四、傅汝德相似定律l几何相似的船模和实船，当二者傅汝德数几何相似的船模和实船，当二者傅汝德数相等时，其兴波阻力相似。相等时，其兴波阻力相似。第第23页页/共共39页页五、基本阻力全相似条件五、基本阻力全相似条件摩擦阻力和摩擦阻力和涡流阻力相似条件：流阻力相似条件：兴波阻力相似条件：兴波阻力相似条件：即：即：结论：结论：全相似的条件不存在：全相似的条件不存在：第第24页页/共共39页页六、傅汝德假六、傅汝德假设1.基本阻力基本阻力组成成2

9、.剩余阻力相似条件剩余阻力相似条件3.摩擦阻力按平板阻力估算摩擦阻力按平板阻力估算4.根据相似定律求根据相似定律求实船的剩余阻力船的剩余阻力应用应用第第25页页/共共39页页8.4 基本阻力的估算基本阻力的估算 1摩擦阻力估算摩擦阻力估算p1432剩余阻力估算剩余阻力估算例例题p145第第26页页/共共39页页8.5 基本阻力百分数基本阻力百分数1.基本阻力曲基本阻力曲线inf2.基本阻力百分数基本阻力百分数 inf3.利用傅汝德大小表征船速利用傅汝德大小表征船速低速船低速船中速船中速船高速船高速船第第27页页/共共39页页基本阻力曲基本阻力曲线某低速某低速货船基本阻力曲船基本阻力曲线第第28

10、页页/共共39页页基本阻力百分数基本阻力百分数 中速船中速船0.350.20.35低速船低速船高速船高速船50第第29页页/共共39页页8.7 附加阻力附加阻力1污底阻力底阻力inf2附体阻力附体阻力inf3空气阻力空气阻力inf4汹涛阻力汹涛阻力inf5浅水附加阻力浅水附加阻力inf第第30页页/共共39页页一、一、污底阻力底阻力p1491.污底定底定义2.污底阻力成因：底阻力成因：3.影响因素影响因素出坞日期，出坞日期，航行时间航行时间，停泊时间，停泊时间，航行区域，季节，水温表面，油漆状况。航行区域，季节，水温表面，油漆状况。摩擦摩擦污底附着量污底附着量出坞后时间出坞后时间：P150下水

11、后，摩擦阻力每天增加下水后，摩擦阻力每天增加2.5%4.影响程度影响程度第第31页页/共共39页页二、二、附体阻力附体阻力1.附体定附体定义,2.附体阻力成因：附体阻力成因：3.影响因素影响因素尾部数量，尺寸，形状，相对位置，船速尾部数量，尺寸，形状，相对位置，船速摩擦，涡流摩擦，涡流7-8%*基本阻力基本阻力4.影响程度：影响程度：第第32页页/共共39页页三、空气阻力三、空气阻力1.空气阻力定空气阻力定义2.空气阻力成因空气阻力成因3.影响因素影响因素水面以上船体形状；相对风速；风向；水面以上船体形状；相对风速；风向；摩擦，涡流摩擦，涡流2-30%*基本阻力，基本阻力，P1524.影响大小

12、、程度：影响大小、程度：第第33页页/共共39页页四、汹涛阻力四、汹涛阻力1.耐波性定耐波性定义：P1522.失速失速3.汹涛阻力汹涛阻力组成成4.储备功率功率船舶在各种海况下营运船速不致显著降低的性能。船舶在各种海况下营运船速不致显著降低的性能。摩擦，涡流，兴波摩擦，涡流，兴波第第34页页/共共39页页五、浅水附加阻力五、浅水附加阻力1.浅水航行特点：浅水航行特点：a.吃水；吃水；b.浮浮态；c.阻力阻力变化；化；摩擦，涡流，兴波摩擦，涡流，兴波水深傅汝德数：水深傅汝德数：第第35页页/共共39页页8.8 浅水航行浅水航行对吃水的影响吃水的影响1船舶在深水中航行的沉浮量船舶在深水中航行的沉浮量inf2船舶在浅水中航行的沉浮量船舶在浅水中航行的沉浮量inf第第36页页/共共39页页37一、船舶在深水中航行的沉浮量一、船舶在深水中航行的沉浮量深水中航行时的沉浮量深水中航行时的沉浮量过渡状态过渡状态排水状态排水状态滑行状态滑行状态体积傅汝德数：体积傅汝德数：第第37页页/共共39页页二、船舶在浅水中航行的沉浮量二、船舶在浅水中航行的沉浮量变化化规律：律：变化小变化小尾倾尾倾尾倾最大值尾倾最大值水深傅汝德数：水深傅汝德数：水深傅汝德数：水深傅汝德数：第第38页页/共共39页页39感谢您的观看。感谢您的观看。第第39页页/共共39页页