船舶阻力2(修改稿学习教案.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,#,单击此处编辑母版标题样式,会计学,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,会计学,1,船舶(chunb)阻力2(修改稿,第一页，共25页。,5、波速C C=/T,波峰 v1=C-r0,波谷 v2=C+r0,v22-v12=4r0C,在波峰和波谷处列出柏努利方程(fngchng),r0+p0/+v12/2g=-r0+p0/+v22/2g v22-v12=4gr0,C=g/同时有 T=2/C=gT/2,2.1船行波的形成(xngchng)与特征,船舶阻力第二章兴波(xn b)阻力船行波的形成与特征,第1页/共24页,第二页，共25页。,C=/T C=g/C=gT/2,波速可表达为：C=(g/2)0.51.25()0.5,波浪周期：T=2/=(2/g)0.50.8()0.5,波长(bchng)越大，周期越大，速度越快；,波速越快，周期越大，则波长(bchng)越大,船行波:C=Vs,Vs大 波长(bchng)越长。,波长(bchng)与船速成平方关系,2.1船行波的形成(xngchng)与特征,船舶阻力第二章兴波阻力船行波的形成(xngchng)与特征,第2页/共24页,第三页，共25页。,6、波能,单位(dnwi)自由表面波能 E0=Ek+Ep Ek=Ep=gA2/4,E0=gA2/2=gH2/8,对波长，波宽b的波的波能为 Eb=gA2b/2 波能与水深无关,7、船行自由波,基元波()=C()cosk()p+S()sink()p,-传播方向,p=xcos()+ysin()为方向的位置坐标,C()余弦波波幅函数,S()正弦波波幅函数,k()基元波波数k()=g/v2,定常 v=vcos,2.1船行波的形成(xngchng)与特征,船舶阻力(zl)第二章兴波阻力(zl)船行波的形成与特征,第3页/共24页,第四页，共25页。,k()=g/(vcos)2=K0sec2,K0=g/v2 沿x方向传播的,波速等于船速的波数-基本(jbn)波数,将不同传播方向上的基元波叠加之船行自由波表达式:,式中:,称为相位函数,2.1船行波的形成(xngchng)与特征,船舶阻力(zl)第二章兴波阻力(zl)船行波的形成与特征,第4页/共24页,第五页，共25页。,二、船行波的形成(xngchng),(a)实际形成(xngchng)的船波,(b)深水压力分布,(c)船形物体速度分布,(d)船形物体周围流动情况,vA2/2g+p0/+ZA=v2/2g+p0/,A点波面升高(驻点流速 vA2=0),ZA=vA2/2g 0,B点波面升高,ZB=(v2-vB2)/2g 0,2.1船行波的形成(xngchng)与特征,船舶(chunb)阻力第二章兴波阻力船行波的形成与特征,第5页/共24页,第六页，共25页。,船行波的实际(shj)情况：,1、实际(shj)水面抬高 ZA=vA2/2g (A C 并非真正驻点),2、最高水位滞后 （惯性）,3、水质点受扰动后，震荡，形成波浪。（重力+惯性力）,三、船行波图形及组成,1、单个压力点的兴波图形,散波系,横波系,凯尔文角 190 28,2.1船行波的形成(xngchng)与特征,船舶(chunb)阻力第二章兴波阻力船行波的形成与特征,第6页/共24页,第七页，共25页。,2.1船行波的形成(xngchng)与特征,船舶阻力第二章兴波(xn b)阻力船行波的形成与特征,第7页/共24页,第八页，共25页。,2、船行波的组成(z chn)与特征,船首压力兴波：船首波系艏横波、艏散波,船尾压力兴波：船尾波系尾横波、尾散波,艏横波、艉横波在船尾混合，组成(z chn)合成横波,艉散波、艏散波不混合,2.1船行波的形成(xngchng)与特征,船舶(chunb)阻力第二章兴波阻力船行波的形成与特征,第8页/共24页,第九页，共25页。,一、兴波与波浪要素的关系 Rw=g H2 b/16,二、首尾横波干扰,首尾横波系在船尾相遇叠加称：兴波干扰,1、有利干扰与不利干扰,2、影响干扰结果(ji gu)的因素,取决于首尾横波相对位置,由兴波长度 mL和波长决定,mL=n+q,1）q=0，相位差为零，不利干扰,2）q=0.5 相位差为，有利干扰,3）q为其他任意分数，相位差为2q，一般干扰,波长与波速(船速)平方成正比,mL=(n+q)(2v2/g)Fr2=v/gL (n+q)=m/2Fr2,2.2兴波(xn b)阻力特性,船舶(chunb)阻力第二章兴波阻力兴波阻力特性,第9页/共24页,第十页，共25页。,2.2兴波(xn b)阻力特性,船舶阻力(zl)第二章兴波阻力(zl)兴波阻力(zl)特性,第10页/共24页,第十一页，共25页。,三、船体兴波阻力,船首横波中未受干扰(gnro)部分波阻,兴波阻力 船首尾横波干扰(gnro)合成波的波阻,船首尾波系中散波的波阻,1、确定各部分波浪的参数及波能,E=EB+EDb(H12+H22+KdH32+2KH1H2cos2q),2.2兴波(xn b)阻力特性,船舶阻力(zl)第二章兴波阻力(zl)兴波阻力(zl)特性,第11页/共24页,第十二页，共25页。,2、整个船体兴波阻力,E=2Rw Rwb(H12+H22+KdH32+2KH1H2cos2q),b v2 所以 b v2 而 H v2,所以 Rw(A1+B1cos2q)v6,mL=(n+q)cos2q=cos2(n+q)=cos2mL/,Rw=(A+Bcos2mL/)v6,Cw=Rw/0.5v2S=C+Dcos2mL/v/(gL)0.5 4,或通过(tnggu)积分得,四、船体兴波阻力特性,1、一般规律,Rwv6 RwFr4 v增加，则Rw迅速增加,低速船，Rw比例小；高速船，Rw占比例很大,2.2兴波(xn b)阻力特性,船舶(chunb)阻力第二章兴波阻力兴波阻力特性,第12页/共24页,第十三页，共25页。,2、兴波阻力组成与兴波阻力曲线特点,Rw =A v6 +Bcos2mL/v6,自然兴波阻力部分 干扰(gnro)后兴波阻力,“峰”和“谷”,mL/1,2,3cos2mL/不利干扰(gnro)出现“峰”,mL/0.5,1.5,2.5cos2mL/-有利干扰(gnro)，出现“谷”,2.2兴波阻力(zl)特性,船舶(chunb)阻力第二章兴波阻力兴波阻力特性,第13页/共24页,第十四页，共25页。,3、不同船型的兴波阻力差异,（1）Fr 0.15时,Cw小低速船，兴波阻力成分很小,（2）相同Fr数，丰满(fngmn)船型Cw比瘦削船型大，Fr大时更明显,（3）丰满(fngmn)船型Cw有峰谷现象；,瘦削船型在Fr=0.5附近存在峰值区；Fr0.5后，Cw下降,4、兴波阻力与船型参数的关系,（1）注意首部（前体）形状参数,（2）注意V，L（有利和不利船长）,Cp,2.2兴波(xn b)阻力特性,船舶阻力第二章兴波(xn b)阻力兴波(xn b)阻力特性,第14页/共24页,第十五页，共25页。,2.3兴波干扰(gnro)预测,一、P 理论预测兴波干扰,V一定（即一定），mL决定(judng)首尾横波相对位置,实验资料表明：,CpL=mL+3/4,CpL/=（n+q)-3/4,q=0.5，CpL/=n-1/4 有利干扰,q=0，CpL/=n-3/4 不利干扰,P :船速V与波长为CpL的波速之比,P=v/(gCpL/2)0.5=(g/2)0.5/(gCpL/2)0.5=(/CpL)0.5,波阻峰点：P=1/(n-3/4)0.5=40.5,(4/5)0.5,(4/9)0.5,(4/13)0.5,.,波阻谷点：P=1/(n-1/4)0.5=(4/3)0.5,(4/7)0.5,(4/11)0.5,(4/15)0.5,船舶阻力第二章兴波阻力兴波干扰(gnro)预测,第15页/共24页,第十六页，共25页。,2.3兴波(xn b)干扰预测,P 理论(lln)图谱,P=v/(gCpL/2)0.5,=2.5066 Fr/Cp0.5,船舶阻力第二章兴波(xn b)阻力兴波(xn b)干扰预测,第16页/共24页,第十七页，共25页。,二、应用Fr预测波阻峰点和谷点,原理：L、Vs确定 Fr确定 Cp根据(gnj)Fr选定,注意：避免前肩波系与首波系干扰,避开Vs=（1.9561.992）Le0.5,设计时应避开波阻峰点，实在无法避开则可采用球鼻首等措施,Fr,0.200,0.214,0.232,0.256,0.283,0.342,Vs/L,0.673,0.720,0.783,0.860,0.950,1.150,峰/谷,峰,谷,峰,谷,峰,谷,2.3兴波干扰(gnro)预测,船舶阻力第二章兴波阻力兴波干扰(gnro)预测,第17页/共24页,第十八页，共25页。,一、模型实验,1、Cwm=Ctm-Cvm,Ctm、Cvm船模实验+重叠船模实验,2、Cr=Ctm-Cfm,二、理论(lln)计算方法,线性兴波阻力理论(lln),三、波形分析法,2.4确定(qudng)兴波阻力的方法,船舶(chunb)阻力第二章兴波阻力确定兴波阻力的方法,第18页/共24页,第十九页，共25页。,一、常规方法,1、合理的船型参数(cnsh)V、L、Cp,2、造成有利干扰 球鼻首、消波水翼等,3、其他 压浪板等,2.5减小兴波(xn b)阻力的方法,船舶阻力第二章兴波(xn b)阻力减小兴波(xn b)阻力的方法,第19页/共24页,第二十页，共25页。,二、应用不同设计概念减小兴波阻力,1、双体和多体船,2、船体脱离(tul)水面：,滑行艇、水翼艇、气垫船,3、潜水,潜艇,4、复合型,小水线面等,2.5减小兴波阻力(zl)的方法,船舶(chunb)阻力第二章兴波阻力减小兴波阻力的方法,第20页/共24页,第二十一页，共25页。,思考与作业题,（1）船体兴波阻力特性？,（2）船舶(chunb)兴波是如何产生的？,（3）减小兴波阻力的方法？,（4）如何利用P理论对船舶(chunb)兴波进行预测？,本章(bn zhn)小结：,船舶(chunb)阻力第二章兴波阻力,第21页/共24页,第二十二页，共25页。,第五章 破波阻力(zl),5.1 破波阻力的成因及特性,一、破波阻力产生的原因(yunyn),二、破波阻力特性,1.对于航速较高的丰满船型，破波阻力是一种不容忽视的阻力成分。,2.破波阻力来源于船首非线性兴波的破碎，描述兴波现象的无量纲数是傅汝德数。但破波发生在船首附近，是一个局部现象，船长的作用并不明显，代替船长的应该是船舶吃水。吃水浅的船型，整个船体更靠近水面，对水面的扰动较大，非线性效应明显，故起作用的应该是吃水傅汝德数。,船舶(chunb)阻力第五章破波阻力,第22页/共24页,第二十三页，共25页。,二、破波阻力特性,3.对于几何相似的丰满船型，破波阻力随Fr的增大而增加，且服从傅汝德比较定律。,4.对于同一丰满船，在同样航速时，压载情况的吃水小，吃水傅汝德数大，破波阻力比满载时为高。,5.试验表明：破波阻力与船型参数，主要是宽度吃水比、进流段长度、球首伸出长度等有关。减小B/T、增加进流段长度、采用前伸的薄形球首，都对减小破波阻力有利。前伸球首实际上使水线在首部的坡度明显减小，可降低波陡、减缓波浪破碎。对丰满船的压载状态(zhungti)，球首的作用更为明显。,第五章 破波阻力(zl),船舶(chunb)阻力第五章破波阻力,第23页/共24页,第二十四页，共25页。,感谢您的观看(gunkn)。,第24页/共24页,第二十五页，共25页。,