船舶阻力復(fù)習思考題

船舶阻力復(fù)習思考題（含答案）何謂“船舶快速性”？在給定航速規(guī)定狀況下，設(shè)計時追求高的船舶快速性與否尚故意義？為什么？“船舶快速性”是研究船舶盡量消耗小的主機功率以維持一定航速的能力。或者說，在給定主機功率時，表征船舶航速高低的一種性能。故意義，對一定的船舶規(guī)定達成一定航速時，所需主機功率小者，謂之快速性好，反之較差。簡述船舶阻力的分類；船體阻力的分類。船舶阻力的分類：按流體種類分：空氣阻力、水阻力。

船體阻力的分類：按產(chǎn)生阻力的物理現(xiàn)象分類：興波阻力Rw、摩擦阻力Rf、粘壓阻力Rpv

按作用力的方向分類：摩擦阻力Rf、壓阻力Rp；

按流體性質(zhì)分類：興波阻力Rw、粘性阻力Rv；

傅汝德阻力分類：摩擦阻力Rf，剩余阻力Rr。影響船體阻力的因素重要有哪些？①船型②航速③外界條件（水深，溫度，流體介質(zhì)等）形似船，對應(yīng)速度的概念。形似船：是指僅大小不同形狀完全相似（即幾何相似）的船舶之間的統(tǒng)稱，如實船和它的船模即為相似船。對應(yīng)速度：是指形似船之間，為了保持傅汝德數(shù)Fr相似，則它們的速度必須滿足一定的對應(yīng)關(guān)系。若要直接從船模的總阻力求實船的總阻力，必須滿足如何的相似條件？事實上這樣的條件能實現(xiàn)嗎？為什么？需滿足：船體總阻力相似定律——全相似定律（涉及了：粘性阻力相似定律——雷諾定律、興波阻力相似定律——傅汝德定律）；事實上這樣的條件不能實現(xiàn)，由于①船模要在運動粘性系數(shù)比水小得多的流體中進行實驗，現(xiàn)在還辦不到；②若在水池中進行實驗，則船模的速度較大，難以實現(xiàn)。何謂相稱平板？何謂形狀效應(yīng)？引入相稱平板概念后船體曲率為什么會影響摩擦阻力？影響狀況如何？相稱平板：船體的摩擦阻力與其同速度、同長度、同濕面積的光滑平板摩擦阻力相稱，該假定中的“光滑平板”就稱為該船的“相稱平板”。形狀效應(yīng)：由于船體彎曲表面影響使其摩擦阻力與相稱平板計算所得成果的差別稱為形狀效應(yīng)。為什么：彎曲船體表面的水流之平均速度較平板狀況為大，其平均邊界層厚度必較薄，同時彎曲表面易發(fā)生邊界層分離以致產(chǎn)生旋渦。影響狀況：會增加摩擦阻力，但是這種阻力增加量是比較小的，由于彎曲表面所引發(fā)摩擦阻力的增大與分離點后漩渦區(qū)摩擦阻力的減少有所抵消，考慮到多個因素之間的互相抵消作用，摩擦阻力的增量是較小的。相對粗糙度一定時，摩擦阻力系數(shù)隨Re數(shù)的變化可分為哪三個階段？①水力光滑階段：當Re較小時，漆面平板摩擦阻力系數(shù)Cfr與光滑平板摩擦阻力系數(shù)Cf重疊。即粗糙度對阻力沒有影響。②過渡階段：當Re增大到某一值時，Cfr開始不不大于光滑平板摩擦阻力系數(shù)，且他們之間的差值逐步增大。③完全粗糙階段：當Re繼續(xù)增加到某一雷諾數(shù)后，△Cf=（Cfr-Cf)基本不再隨Re而變化，近似為一常數(shù)。敘述船體表面粗糙度對阻力的影響。船體表面粗糙度可分成兩類：普遍粗糙度（漆面粗糙度）和局部粗糙度（構(gòu)造粗糙度）。普遍粗糙度重要是油漆面的粗糙度和殼板表面的凹凸不平等。局部粗糙度重要為焊縫、鉚釘、開孔以及突出物等粗糙度。這些微小的粗糙度會造成阻力的大幅度增加。在計算船模的摩擦阻力時，為什么不必考慮粗糙度補貼？船模表面由于加工精良，同時速度要比實船低得多，因此船模表面粗糙度相對于其界層的層流底層要小，因此普通認為船模表面屬于水力光滑狀況，即不考慮表面粗糙度對摩擦阻力的影響。何謂污底？為什么污底造成船速下降？污底：船舶在營運過程中，船體水下部分因長久浸泡在水中，除鋼板被腐蝕外，海水中的生物，如貝類、海草等將附著在船體上生長，使船體表面凸凹不平，大大增加了船體表面的粗糙度，阻力增加很大，這種現(xiàn)象稱為“污底”。污底造成船速下降的因素：首先由于污底直接增加了阻力，另首先由于阻力增加造成推動器運轉(zhuǎn)狀況變化，致使螺旋槳效率下降。防治污底的辦法？防治污底的辦法普通是先咋船體表面敷涂兩遍防銹漆，然后再涂一二遍防污漆。另外，污底的海船在淡水港內(nèi)停泊數(shù)后來再行出海，其附著的貝類和海草的大部分因死亡而脫落。對污底嚴重的船必須定時進塢除污，重新油漆。試述船體摩擦阻力計算環(huán)節(jié)。(1)計算船的濕表面積；

(2)計算雷諾數(shù)Re；(3)根據(jù)光滑平板摩擦阻力公式算出或由對應(yīng)的表中查出摩擦阻力系數(shù)Cf；

(4)決定粗糙度補貼系數(shù)ΔCf的數(shù)值，現(xiàn)在我國普通取ΔCf=0.4*10-3；

(5)根據(jù)算出船的摩擦阻力。肥大船型首舭渦的產(chǎn)生對阻力和浮態(tài)有何影響？舭渦的產(chǎn)生使船首底部形成低壓區(qū)，不僅使粘壓阻力增加，并且造成了船體航行過程中的埋首現(xiàn)象，又會增加阻力。型線設(shè)計時，從減小粘壓阻力出發(fā)應(yīng)注意哪些原則？①應(yīng)注意船的后體形狀。去流段長度滿足Lr≥4.08(Am)0.5，這里Am為船中橫截面面積；對于低速肥大船型可滿足Lr≥2.5(Am)0.5。同時，后體收縮要緩和，例如船尾水線與中間線間的夾角對不同速度的船可考慮貝克提出的規(guī)定，以避免尾部產(chǎn)生大量旋渦，減少粘壓阻力。②應(yīng)避免船體曲率變化過大。在橫剖面面積曲線上，前眉切勿過于隆起，后肩切勿過于內(nèi)凹，否則兩肩部容易產(chǎn)生旋渦，增大粘壓阻力。③前體線型應(yīng)予適宜注意。特別對低速肥大型船，其舭渦阻力是粘壓阻力的重要構(gòu)成部分，采用球鼻型船首有可能減小這一部分阻力。為什么說“企圖通過變化船體形狀來減小摩擦阻力是無甚收益的”？對于船體彎曲表面的研究表明，船體的摩擦阻力確實不不大于相稱平板的摩擦阻力。但是這種阻力增加量是比較小的，其因素在于彎曲表面所引發(fā)摩擦阻力的增大與分離點后漩渦區(qū)域摩擦阻力的減小有所抵消，考慮到多個因素之間的互相抵消，傅汝德假定在實用上不致發(fā)生很大誤差。因此，可認為船體彎曲度對摩擦阻力的影響并不明顯，故普通認為想通過變化船體形狀來減少摩擦阻力是無甚收益的。試述船波成因及其圖形特性。船波成因：在船舶駛過之后，留在船體后方并不停向外傳輸?shù)牟ɡ朔Q為船行波。水流流經(jīng)彎曲的船體時，沿船體表面的壓力分布不同，造成船體周邊的水面升高或下降，在重力或慣性的作用下，在船后形成實際的船波。船波圖形特性：

①整個船行波分為首尾兩個波系，各由橫波和散播構(gòu)成；

②整個波系基本上集中在凱爾文角所限定的扇形面范疇之內(nèi)；

③船首橫波普通在船首處略后處為波峰，而船尾橫波則在尾柱略前處由波谷

開始；

④整個波系的各散波之間及散波與橫波之間互不干擾；

⑤船首尾兩橫波在船尾部分互相混合，構(gòu)成合成橫波，因此普通在船尾及其后方所觀察到的已是兩橫波干擾后的合成波。試從受力和能量觀點闡明興波阻力的成因。受力：船體在運動過程中興起波浪，由于波浪產(chǎn)生，變化了船體表面的壓力分布狀況，船首的波峰使首部壓力增加，而船尾的波谷使尾部壓力減少，于是產(chǎn)生首尾流體動力差。這種由興波引發(fā)的壓力分布的變化所產(chǎn)生的阻力稱為興波阻力。能量：船舶在水面航行時產(chǎn)生波浪，船體必須提供興波的波能，即要克服興波阻力做功。何為興波干擾？何謂有利干擾？不利干擾？設(shè)計時應(yīng)注意什么原則？興波干擾：由于實際船體興波存在船首波系和船尾波系，且兩波系中的橫波在船尾處相遇而疊加，這種現(xiàn)象稱為興波干擾；有利干擾：如果首波波峰在船尾與尾波波谷相疊加，則合成橫波波幅減小，興波阻力減小，這種狀況稱為有利干擾；不利干擾：如果首尾橫波波谷相疊加，則合成波的波幅增大，波能必然增大，因而興波阻力隨之增大。這種狀況稱為不利干擾。設(shè)計時應(yīng)注意的原則：要根據(jù)規(guī)定的航速合理地選擇船型，力求避免波阻峰點，設(shè)法處在波阻谷點。在船舶設(shè)計中為了減小興波阻力，要更重視前體形狀的設(shè)計，為什么？在興波阻力中的“自然興波阻力”部分的大小與首尾橫波、散波的波高關(guān)系甚密，而這些波浪的波高受船體形狀（重要是首尾端形狀）的影響，特別是首部形狀的影響尤為突出。減小興波阻力有哪些途徑？對應(yīng)根據(jù)是什么？（1）減少常規(guī)船興波阻力：①選擇合理的船型參數(shù)；②設(shè)計良好的首尾形狀；③造成有利的波系干擾；④高速排水型艇安裝消波水翼。根據(jù)：設(shè)法減小其興波幅值，從而使興波阻力有所減小。（2）應(yīng)用不同設(shè)計概念：①雙體和多體船設(shè)計概念；②使船體抬出設(shè)計概念；③船體下潛設(shè)計概念；④復(fù)合設(shè)計概念。根據(jù)：不同的設(shè)計概念能產(chǎn)生不同于常規(guī)船的水面航行狀態(tài)方式，從而減小興波阻力。現(xiàn)行運用模型實驗研究分析興波阻力的采用什么辦法？現(xiàn)行的模型實驗辦法是根據(jù)（1+k）法即三因次法Cw=Ctm-(1+k)Cfm的關(guān)系式，通過模型實驗擬定興波阻力系數(shù)來研究、分析興波阻力，可較二因次分析法更對的的反映興波阻力的特性。對于高速船模型實驗，普通用剩余阻力曲線來分析興波阻力的特性，為什么？對高速船，剩余阻力中的絕大部分是興波阻力，因此，已足以反映興波阻力的特性。船行波和破波的定義。船行波：在船舶駛過之后，留在船體后方并不停向外傳輸?shù)牟ɡ朔Q為船行波；破波：被船體興起后很快就破碎的波浪，稱為破波。試述破波阻力的特性。①對于航速較高的豐滿船型，破波阻力是一種不容無視的阻力成分；②破波阻力來源于船首非線性興波的破碎，描述興波現(xiàn)象的無量綱數(shù)是傅汝德數(shù)。但破波發(fā)生在船首附近，是一種局部現(xiàn)象，船長的作用并不明顯，替代船長的應(yīng)當是船舶吃水。吃水淺的船型，整個船體更靠近水面，對水面的擾動較大，非線性效應(yīng)明顯，故起作用的應(yīng)當是吃水傅汝德數(shù)FrT=v/(gT)0.5，T是吃水；③對于幾何相似的豐滿船型，破波阻力隨Fr的增大而增加；④對于同一豐滿船，在同樣航速時，壓載狀況的吃水小，吃水博汝德數(shù)大，破波阻力比滿載時為高；⑤系統(tǒng)的實驗表明破波阻力與船型參數(shù)，重要是寬度吃水比B/T、進流段長度、球首伸出長度等有關(guān)。減小B/T、增加進流段長度、采用前伸的薄形球首，都對減小破波阻力有利。前伸球首事實上使水線在首部的坡度明顯減小，可減少波陡、減緩波浪破碎。對豐滿船的壓線狀態(tài)，球首的作用更為明顯。破波阻力如何測定？應(yīng)用尾流測量法測定出尾流阻力Rv，再由實驗測量表明船體粘性阻力Rv0=（1+k）×平板摩擦阻力，最后可得破波阻力Rwb=Rv－Rv0附體的定義，附體的重要阻力成分。附體的定義：突出于裸船體之外的附屬體如舵、舭龍骨、軸支架等。重要成分：由于船的附體普通安裝在水線下列較深的位置，且相對尺寸較小，因而認為附體阻力的重要成分是摩擦阻力和粘壓阻力。①支軸架等這類較短的附體，其阻力成分重要是粘壓阻力，并可認為其阻力系數(shù)與速度無關(guān)；②而舭龍骨、軸包套等較長的沿流線方向安裝的附體，重要是摩擦阻力。工程上擬定附體阻力有哪些近似估算辦法？①應(yīng)用已有資料或經(jīng)驗公式擬定附體阻力；②應(yīng)用模型實驗擬定附體阻力。從減小阻力出發(fā)，設(shè)計附體時應(yīng)注意哪些原則？①附體應(yīng)沿船體流線方向設(shè)立，其目的是減小由附體所產(chǎn)生的漩渦，從而減少粘壓阻力；

②盡量采用濕面積較小的附體，其目的在于減小附體所引發(fā)的摩擦阻力；

③普通附體沿水流方向應(yīng)采用流線型對稱剖面。何謂尺度效應(yīng)?尺度效應(yīng)：在應(yīng)用實驗辦法研究船的快速性問題時，由于模型與實船之間的絕對尺度不同，且不能同時滿足全相似定律，因而引發(fā)某些力、力矩或壓力系數(shù)甚至流態(tài)等性能方面的差別。失速、儲藏功率，服務(wù)速度、試航速度的定義。失速：由于波浪阻力增值的存在，如保持靜水中相似功率時，航速必然會下降，這種航速的減小稱為速度損失或簡稱失速；儲藏功率：波浪中阻力增值，如要維持靜水中的相似速度，則必須較原靜水功率有所增加，所增加的功率稱為儲藏功率；服務(wù)速度：以持久功率（約為額定功率的85%~90%）在平均海況下船舶所能達成的航速稱為服務(wù)速度；試航速度：船舶建成后，在規(guī)定裝載狀況下，且主機以額定功率在安靜水面中所能達成的速度叫試航速度。影響空氣阻力的因素有哪些？①船舶水上部分的外形；

②風的相對速度大小和方向。波浪中阻力增值或洶濤阻力的概念。在波浪中引發(fā)阻力增加的重要因素是什么?概念：船舶在風浪中航行時的阻力將較在靜水時為大，所增加的阻力稱為波浪中的阻力增值，或稱為洶涌阻力（Raw）。重要因素：①船體運動；②船體對波浪的繞射作用船模阻力實驗的根據(jù)是什么？由于在實驗池內(nèi)進行實驗，無法實現(xiàn)全相似的條件；在滿足重力相似的條件下，保持Fr數(shù)相等的狀況下進行；由于實驗船體周邊邊界層中的水流都是出于紊流狀態(tài)，因而規(guī)定船模實驗的雷諾數(shù)必須在2×106以上，并且在首部5%Lm處安裝激流裝置，才干滿足船模邊界層中的水流處在紊流狀態(tài)。拖車式和重力式船模實驗池的優(yōu)缺點？①拖車式：優(yōu)點：可用較大尺度的船模，減小尺度效應(yīng)，實驗成果的精確性較高；缺點：水池的長度和拖車的速度事實上對船模的尺度和速度有一定的限制。②重力式：優(yōu)點：水池小，設(shè)備簡樸，建造成本低，并含有一定的精確性；缺點：船模尺度小，尺度效應(yīng)大，實驗內(nèi)容受到限制，并影響實驗成果的精確性，不便于觀察船模的運動和水流狀況等。船模實驗前應(yīng)做哪些準備工作?首先按一定規(guī)定制作實驗用的船模，另首先船模在實驗前要安裝人工激流裝置，安裝激流絲后進行稱重工作，然后通過調(diào)節(jié)壓載重量的位置使船舶沒有橫傾，首尾吃水滿足規(guī)定的規(guī)定，最后將船模安裝到拖車上。設(shè)計模型實驗時，應(yīng)根據(jù)哪些因素擬定船模長度？對模型加工有什么規(guī)定?擬定船模長度的因素：船模的縮尺比根據(jù)水池的長度、拖車最高速度以及實船的尺度和航速來擬定。對模型加工的規(guī)定：船模線型要與實船保持幾何相似，表面必須光潔，滿足一定的加工精度。船模阻力數(shù)據(jù)體現(xiàn)法的目的、規(guī)定是什么?目的：一是船體阻力換算，另一是比較船型阻力性能之優(yōu)劣。規(guī)定：①無量綱化；②選定Fr數(shù)或類似形式作速度參數(shù)；③阻力與速度之間的函數(shù)形既要便于進行阻力換算，又要能夠比較不同船型的阻力性能的優(yōu)劣。為什么說船長一定時，相似的Fr，Rr/D最低意味著單位排水量總阻力Rt/D最低？由于船長一定時，船體形狀變化對濕面積影響不大，亦即對摩擦阻力影響不大，因此Rr/△最低就意味著單位排水量總阻力Rt/△最低。流線實驗的目的是什么？為了使附體能按照流線的方向安裝以盡量減少附體阻力；同時通過對流線的分析以尋找改善阻力性能的辦法。幾何相似船模組實驗阻力實驗?zāi)軌蚪鉀Q哪些問題？通過幾何相似船模組阻力實驗研究不僅可驗證阻力換算辦法的精確性，并且還能夠比較不同換算辦法的合理性，同時亦可研究形狀因子及推動效率中多個成分的尺度作用等問題。優(yōu)良船型的含義？船型對阻力性能的影響是與船速親密聯(lián)系的，不同速度范疇內(nèi)，船型參數(shù)對阻力影響不僅程度上不同，甚至尚有本質(zhì)上的差別，所謂的阻力性能優(yōu)良船型是對某一定速度范疇而言。對于不同速度范疇內(nèi)的船舶來說，影響船體阻力的重要船型參數(shù)應(yīng)當是不同的，船舶設(shè)計過程中考慮參數(shù)選擇的出發(fā)點應(yīng)視具體狀況而定。排水量長度系數(shù)對阻力的影響?①減小這個系數(shù)將使摩擦阻力增加；②排水量一定時，增加船長，將使剩余阻力下降；③對低速船（△集中在中前）：排水量長度系數(shù)減小，剩余阻力的減小值不大，因此總阻力幾乎無甚下降；如果L過大時，總阻力反而增加。④對高速船（△集中在中后）：船長較短時，增大船長，總阻力減小相稱明顯（重要是剩余阻力）。隨著船長繼續(xù)增加，總阻力減小趨勢減緩，但是進一步增加船長到一定程度總阻力反而開始增大（Rr不能再減小了，但Rf卻隨之不停增加）。船體主尺度對阻力有很大影響，在船長的選擇時應(yīng)考慮哪幾方面的問題？①布置規(guī)定：滿足船舶使用規(guī)定，使艙室布置符合規(guī)定；②阻力性能：盡量選擇對應(yīng)于船體阻力性能良好的船長；③操縱性：船長與操縱性關(guān)系親密，船過長，其回轉(zhuǎn)性差，要考慮港口、航道內(nèi)的操縱性問題；④經(jīng)濟性：在最佳船長附近范疇的總阻力差別不大時，應(yīng)選用阻力變化不大的最短船長，以減少船體造價。Cp，Cb，Cm的幾何含義是什么？它們各自對阻力的影響如何？Cp：棱形系數(shù)，是表征船的排水體積沿船長方向的分布狀況。影響：對摩擦阻力的影響能夠不予考慮；對剩余阻力影響很大，與航速親密有關(guān)，低速時Cp影響極小，中速是有明顯影響，高速時取適宜大的Cp值剩余阻力反而低。Cb：是表征船體水下部分肥瘦程度的一種重要參數(shù)。影響：對摩擦阻力影響較小但對剩余阻力影響較大，特別對航速較高的船影響更為明顯，這是由于Cb對興波阻力影響敏感。Cm：船中橫剖面系數(shù)，表達船中橫泡面的豐滿程度，對阻力影響并不重要。試述實踐最佳Cp系數(shù)曲線與理論最佳Cp系數(shù)曲線的差別。理論最佳Cp系數(shù)曲線是根據(jù)排水量長度系數(shù)給定時，每一種Fr有一種對應(yīng)于最小剩余阻力的最佳Cp值連成的曲線。但在實際船舶設(shè)計中，重要從船舶的使用性和經(jīng)濟性出發(fā)選用棱形系數(shù)值。對于低速船，事實上所取的Cp值遠較理論Cp值要大。這樣阻力值增加不大，但能夠得到較大的排水量，提高了船舶的經(jīng)濟效益；而對高速軍艦，因照顧到經(jīng)常使用的巡航速度狀況下的經(jīng)濟性，因此實際選用的Cp值遠較理論值反而為低。在排水量，船長，棱形系數(shù)一定的條件下，尚有哪幾個重要因素可影響橫剖面面積曲線形狀？各因素變化時為什么會影響阻力？如何影響？影響因素：浮心縱向位置、平行中體長度和位置、橫剖面面積曲線兩端的形狀

①浮心縱向位置的影響：浮心縱向位置的變化對船體濕面積影響不大，故對摩擦阻力影響很小，然而對剩余阻力的影響比較大。這是由于由阻力理論知:前體形狀特別是船首豐滿會使興波阻力增加：船尾豐滿將使粘壓阻力增加。如果浮心縱向位置發(fā)生變化，實質(zhì)是船體的前體形狀和后體形狀將發(fā)生對應(yīng)的變化。因而船體興波阻力和粘壓阻力必然隨之變化。其成果將對剩余阻力產(chǎn)生一定影響，列表闡明以下：浮心位置變化Xc：由船中之前→船中之后船體形狀變化船型：首部肥、尾部瘦→首部瘦、尾部肥剩余阻力的影響粘壓阻力：由較小→變?yōu)檩^大興波阻力：由較大→減?、谄叫兄畜w長度和位置的影響：

在排水體積一定的狀況下，適宜地設(shè)立平行中體可使船首尾兩端尖瘦，在中低速狀況下，對減小興波阻力和粘壓阻力都有利，這是對阻力性能有利的一面。但另首先，由于平行中體的存在，船的前體(進流段)和后體(去流段)與平行中體之間將形成“前肩”和“后肩”，易于產(chǎn)生肩波和旋渦，這是對阻力性能不利的一面。對于中低速船來說，適宜地采用平行中體，對阻力性能是有利的。

對高速船，如果設(shè)立平行中體，必然使船首過分瘦削，水線成為S形，這樣在較高航速時，首部波浪水壓力的水平分量將增大，因而阻力增大。同時，由于高速時產(chǎn)生的肩波系和肩部附近的嚴重旋渦將使阻力性能惡化。因此高速船均不適宜設(shè)平行中體。

由以上分析知，隨著航速增高，設(shè)立平行中體對阻力性能的有利因素將下降，不利因素增加，故平行中體長度隨之縮短，直至達成某一航速時，完全不適宜采用平行中體。由此可得結(jié)論:最佳平行中體長度重要與船速有關(guān)。

③橫剖面面積曲線兩端的形狀的影響：首端形狀取決于不同速度時興波阻力的比重以及波峰的水壓力在水平方向的分力大?。何捕诵螤钜圆皇购篌w壓力梯度過大，以減小粘壓阻力為考慮出發(fā)點。不同航速船舶的橫剖面面積曲線兩端的形狀可概括為:

低速船。兩端宜為直線形：

中速船。前端宜取微凹或凹形，后端直線或微凹：

高速船。兩端宜取直線或微凸。

平行中體對阻力的影響？見第46題第②點平行中體的長度和位置與航速有關(guān)，為什么？由于隨著航速增高，設(shè)立平行中體對阻力性能的有利因素將下降，不利因素增加，故平行中體長度隨之縮短，直至達成某一航速時，完全不適宜采用平行中體。滿載水線首、尾端形狀對阻力的影響如何？其設(shè)計原則是什么?滿載水勢首尾端形狀對興波阻力影響較大，因此該形狀的選擇與船速親密有關(guān)。設(shè)計原則：①低速船?？沙释剐?，其凸出的程度隨航速提高而減少，直至Fr=0.20時，可呈直線形；②中速船。呈凹形；③高速船。應(yīng)為直線形甚至微凸形。船首部橫剖面形狀對阻力的影響？應(yīng)如何選擇？首部橫剖面形狀：低速船取V形較佳，由于它的濕面積較U形略小，可減小摩擦阻力。同時它的水下部分較瘦，且易于使水流沿縱剖線方向流動，以減少舭部產(chǎn)生的旋渦，因此對阻力性能有利：普通對中高速船以采用U形為佳，即使U形的濕面積相對于V形略大，但U形可使較多的排水體積分布于滿載水線下列，滿載水線處較尖瘦，能夠減小興波阻力。但應(yīng)注意對中、高速船避免采用極端U形，否則由于舭部曲率半徑過小，易于產(chǎn)生舭渦，于阻力性能反而不利。另外對于更高速的快艇均采用V形剖面，這重要考慮提高水動力特性和改善耐波性。

船尾部橫剖面形狀對阻力的影響？尾部橫剖面形狀：從阻力觀點來看，采用V形剖面的優(yōu)點除濕面積略小外，重要是V形剖面與較寬的滿載水線相配合，使水下部分較瘦削，尾部縱剖線較平順不易產(chǎn)生分離，不僅對阻力性能有利，且螺旋槳效率不受影響。另外較寬的水線更適于布置雙槳，因此雙槳船的尾部普通均采用V形剖面。但從推動觀點來看，尾部采用U形剖面可使伴流比較均勻，船體振動較小，特別對提高單螺旋槳船的推動效率有利。因此實際應(yīng)用中，有的將尾部V形橫剖面在靠近推動器處逐步改為U形，以獲得兩種剖面線型都有的優(yōu)點。試述橢圓形船尾的特點。橢圓形船尾的特點是尾柱取垂直形式，因其尾部甲板呈橢圓形而得名。以往民用船都采用這種構(gòu)造簡樸的船尾形式，現(xiàn)在已為巡洋艦型船尾所替代。試述巡洋艦尾的特點。巡洋艦尾的特點是將滿載水線附近的尾部水線向后作適宜延長。由于其相稱于增加水線長度，可有助于減小興波阻力和粘壓阻力。另外，船尾甲板面積增加，有助于增加初穩(wěn)性，并便于布置舵機等，同時對螺旋槳和舵有保護作用，可提高推動效率。它的缺點是構(gòu)造較為復(fù)雜且后垂線處的船體應(yīng)力將加大，故現(xiàn)在大船都將滿載水線以上的船尾部作成斜直平面，便于施工。方尾的阻力特性如何？在什么條件下選用？方尾的阻力特性：采用方尾的最重要優(yōu)點在于:它的尾部縱剖線坡度緩和近于直線。這樣可使水流大致沿縱剖線方向流動，減少高速水流的扭轉(zhuǎn)和彎曲程度，從而可減少能量損失，改善阻力性能。更重要的是高速水流沿著方尾邊沿始終延伸到尾后相稱距離處，其作用相稱于增加了船體的有效長度，從而，有助于減小剩余阻力。方尾的這種作用普通稱為虛長度作用。另外，由于方尾的尾部排水體積較大，可減小航行過程中的尾傾現(xiàn)象，從而使尾部產(chǎn)生的“雞尾流”波浪狀況得到改善。（除了阻力性能外，方尾還含有構(gòu)造簡樸并有較好的回轉(zhuǎn)性、對螺旋槳等有良好的保護作用等好處。）

合用條件：方尾幾乎是水面高速艦艇普遍采用的船尾形式。對于高速艦艇采用方尾能夠得到

較小的阻力，有助于提高航速。試述對中高速船，安裝球鼻首的減阻機理。減小興波阻力。對于Fr在0.27～0.34之間的中高速船，安裝球鼻船首能夠減少興波阻力。魏格來曾作過理論研究，認為在水下運動的球鼻船首亦將產(chǎn)生波浪。如球鼻的大小和位置選擇適宜，則在一定速度范疇內(nèi)，球鼻船首產(chǎn)生的波系與船體波系可能發(fā)生有利干擾作用，合成波的波高將減少，興波阻力將下降。試述對肥大船型，加裝球鼻首的減阻機理。減小舭渦阻力。按照現(xiàn)在普通的見解，對于航速在Fr=0.20下列的肥大型船(普通指Cb在0.80左右的大型散裝貨船和油輪等)，加裝球鼻船首后減少阻力的因素是:滿載時重要是減小首部舭渦，壓載時重要是減小破波阻力。肥大船在航行時經(jīng)常會產(chǎn)生埋首現(xiàn)象。這是由于船首底部發(fā)生大量旋渦，其成果消耗能量，增大阻力。當肥大型船安裝球鼻船首后，可使水流近于徑向?qū)ΨQ流動，船首底部不產(chǎn)生旋渦運動，從而達成減少阻力和減小埋首現(xiàn)象的目的。為什么說U形尾的阻力比球鼻形尾和V形尾都要高？瑞典船模實驗池的實驗成果指出:U形尾的阻力較球尾形者的阻力約高5%：而較V形尾高7%。其因素重要是粘壓阻力較高所造成。這已被流線實驗所證明:U形尾部存在較嚴重的舭渦：球尾形船尾的舭渦有明顯削弱，而V形尾部幾乎未發(fā)現(xiàn)有類似的舭渦存在。滿載水線首端形狀應(yīng)如何選擇？滿載水線首端形狀隨航速而發(fā)生演變狀況：①低速時，為了減小后體水線的坡度，以利減小粘壓阻力，因此首部作成凸形。②中速時采用凹形水線能夠減小波浪高壓區(qū)沿水平方向的分力，從而減小興波阻力。③隨著航速的增高，波浪高壓區(qū)后移，水線前端采用直線或微凸形有助于減小水壓力的水平分力。滿載水線尾端的形狀采用直線形為宜，為什么？滿載水線尾端形狀重要影響粘壓阻力。其重要性較之首端形狀要小。普通為確保線型光順，不易發(fā)生旋渦，減小粘壓阻力，常采用直線形為宜。研究近似計算船舶阻力有何意義？在應(yīng)用近似辦法計算船舶阻力時原則上應(yīng)注意些什么？意義：①在方案設(shè)計的早期階段，由于船舶線型尚未擬定，因而還不能應(yīng)用船模實驗或其它辦法來擬定阻力，只能用近似辦法進行估算。②在船舶設(shè)計初始階段，當主尺度和船型系數(shù)初步擬定后來，必須懂得主機功率以保持船舶能達成設(shè)計航速：如果主機功率已知，則需要預(yù)計阻力，以擬定船的航速，便于分析比較多個方案的優(yōu)劣。③對某些不準備做船模實驗的小型船舶，在設(shè)計過程中，只要用近似辦法來擬定其阻力值。因此謀求近似求取船舶阻力的估算辦法，對于船舶設(shè)計是很有實用價值的。注意：應(yīng)用阻力近似估算辦法所得成果的精確程度取決于設(shè)計船與母型船或設(shè)計船與各圖譜所根據(jù)的船模系列之間的相似程度。為了盡量提高近似估算的精確性，應(yīng)當對估算辦法的原始資料狀況有所理解，有針對性地選擇估算辦法。試述海軍系數(shù)定義，并闡明如何應(yīng)用此法，此法精度重要取決于哪些因素？①定義：這是一種應(yīng)用母型船數(shù)據(jù)，快速地決定設(shè)計船舶有效功率的辦法。②如何應(yīng)用：估算設(shè)計船的有效功率Pe/機器功率Pm時，先找到母型船，由母型船的資料算出其海軍系數(shù)Ce/Cm，再用此海軍系數(shù)算出設(shè)計船的功率。

③精度因素：規(guī)定母型船與設(shè)計船的主尺度比、船型系數(shù)、型線的形狀以及對應(yīng)速度應(yīng)比較接

近。何謂回流速度？淺水如何影響摩擦阻力和粘壓阻力？回流速度：當流體流經(jīng)船體時，由于船體曲率的影響，除首尾兩端外，船體周邊水的流速將比來流速度有所增大，設(shè)其平均增量為Δv1，由于Δv1與船速方向相反，因此稱為回流速度。

如何影響：首先由于淺水船周邊的流速比深水船為大，且其舷側(cè)濕面積因船體下沉而有所增加，因此必然使摩擦阻力增大。另首先，因淺水中回流速度增加，即水流與船體的相對速度有明顯的增大，壓力下降亦大，因此壓力梯度增大：同時船尾與河床的間隙小，易產(chǎn)生旋渦，因此粘壓阻力隨之增加。船舶在淺水中航行時，航態(tài)將如何變化？①由于船底流速增加，壓力減少，從而使船體下沉，吃水增加。

②由于船底和河床邊界層厚度均自船首向船尾逐步增加，因而船尾與河床的間隙較船首處為小，流速增加更大，壓力減少更甚，船尾下沉較船首大，因而產(chǎn)生尾傾現(xiàn)象。淺水時的興波圖形和興波阻力相對于深水時有何變化?全部興波阻力曲線曲線的峰點所對應(yīng)的速度均為vs/（gh）0.5=1.0，在該速度時，淺水狀況較深水狀況的阻力值要大得多，但在超臨界速度的高速時，反而較深水為小。何謂淺水效應(yīng)？淺水效應(yīng)：船舶在有限水深中航行時，由于水淺，而使水與船體的相對速度增大，對粘性阻力產(chǎn)生影響；同時，興波圖形變化很大，以致使船的阻力性能和船的航態(tài)等均發(fā)生變化，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為淺水效應(yīng)。波速損失的概念。波速損失：對于波長相似的波浪，淺水的波速將不大于深水的波速，這種現(xiàn)象稱為波速損失。試述淺水阻力系數(shù)曲線的特點。當Frh<0.5即vs<0.5gh時，船在淺水中的阻力和在深水中的阻力極為靠近，沒有明顯增加。這是由于航速較低時，淺水對流場和興波狀況的影響極小，因此在這個速度范疇內(nèi)普通能夠不考慮淺水的影響。當0.5<Frh<1.0，即0.5gh<vs<gh時，由于航速增大，淺水的影響特別是淺水對興波的影響漸趨明顯，直至在船首尾出現(xiàn)“孤立波”，因而淺水時的阻力較深水時的阻力有明顯的增加。當Frh=1.0，即vs=gh時，船速達成臨界速度，此時興波阻力出現(xiàn)極大值，因此阻力曲線出現(xiàn)峰值，較深水中的阻力值有很大增加。當Frh>1.0，即vs>gh時，船速已超出波浪傳輸?shù)臉O限速度，橫波消失，散波的覆蓋面減少，由于高速時的興波阻力下降較多，因此此時船的總阻力甚至較深水阻力還要低。為什么說在淺水水域超臨界速度區(qū)航行的船舶，達成一定航速后其總阻力較深水阻力還要低？在這個速度區(qū)域內(nèi)，狀況與亞臨界區(qū)域相反，由于vm/c〈vs/c，即vm=vs-△vs，闡明出現(xiàn)了負的回流速度，船體與水的相對速度不大于船速。此時不僅摩擦力較深水狀況為小，且橫波已跟不上船速，在船體附近僅剩余擴散逐步縮小的的散波，因而在該區(qū)域內(nèi)的阻力反而驟然下降。狹水道中船舶處在亞臨界速度區(qū)域內(nèi)航行時，其阻力值比對應(yīng)的淺水狀況要大。為什么？在這個區(qū)域內(nèi)，vm/c>vs/c，闡明水與船體的相對速度vm不不大于船速vs，因而有vm=vs+Δvs，這里Δvs就是回流速度。在狹水道的回流速度較淺水狀況為大，因此摩擦阻力有較大的增加：同時回流速度的增大使狹水道中沿船體縱向壓降增大，由于壓降的增大，不僅可能引發(fā)邊界層分離，且使興波的波幅較淺水狀況要大。實驗表明，在較低速時，所增加的阻力重要是粘性阻力。但當Frh>0.5時，則重要是興波阻力增加所造成，特別是當船速靠近第一臨界速度時，獨波以船舶相似的速度一起邁進，船體興波阻力急劇增加。為什么要對狹水道中航行的船舶有限制其航速的規(guī)定？由于船在狹水道中高速航行，特別是在臨界區(qū)航行時，不僅阻力很大，并且由于波浪的沖刷可能損毀堤岸，破壞河床，因此在狹水道中航行的船大多為低速船，極少有靠近或超出臨界速度的。另外，由于回流速度比淺水時大，故對應(yīng)帶來的壓力減少程度比淺水時大，從而使船體下沉和尾傾比淺水時大，以致可能會出現(xiàn)船底與河底相撞的危險。特別是在航速較高時，不僅這種危險性增大，并且船體阻力增加很大。興波對航道的破壞作用相稱明顯，為此普通在狹水道中航行的船舶，其航速都受到一定限制，規(guī)定vs<0.55（gh）0.5。船舶航行時的狀態(tài)為什么與靜浮時不同？為什么要進行航態(tài)劃分？如何劃分?為什么不同：航態(tài)變化往往與阻力特性的變化聯(lián)系在一起，航態(tài)隨著航速變化而變化；為什么進行航態(tài)劃分：普通的排水型船舶由于其航速處在排水航行狀態(tài)，航態(tài)變化極小，因此普通不考慮航態(tài)對阻力的影響。但對多個快艇而言，航態(tài)對阻力影響相稱重要，因此在討論阻力特性時必須與航態(tài)聯(lián)系在一起。如何劃分：①排水航行狀態(tài):當Fr▽<1.0。此時航速較低，流體動力所占比重極小，船體基本上由靜浮力支持，船體航態(tài)與靜浮時變化不大，因而能夠認為L/Δ→0，▽1≈▽。在這個速度范疇內(nèi)的多個船舶，它們的阻力問題能夠認為與航態(tài)無關(guān)。大多數(shù)的民用船都屬于這種航態(tài)。因此，在這一航速范疇內(nèi)的船舶，統(tǒng)稱為水面排水型船舶。②過渡狀態(tài):在1.0<Fr▽<3.0。此時隨航速增高，航態(tài)較靜浮狀態(tài)變化明顯，船首上抬較大，船尾下沉，整個船體明顯尾傾，在這種狀態(tài)下，流體動力較排水航行狀態(tài)增大，船的排水體積減小，即▽1<▽。在該速度范疇內(nèi)的多個船舶的阻力特性與航態(tài)關(guān)系較親密，如高速炮艇、巡邏艇、交通艇。盡管這些船舶航速較高，流體動力L占支持艇體總浮力的比重不可無視，但航態(tài)基本上仍處在排水型狀態(tài)，故稱之為高速排水型艇，或過渡型艇。③滑行狀態(tài):當Fr▽>3.0時，此時航速很高，船首、船尾的吃水變化很大，且整個船體被托向水面“滑行”邁進，處在這種航態(tài)下的船稱為滑行艇?；型幵诨须A段時，靜浮力很小，艇體幾乎完全由流體動力L來支持，即L≈Δ，而▽1≈0?；型У淖枇μ匦耘c航態(tài)的關(guān)系更為親密。試述多個高速船的定義及船型特點。見第九章試述多個高速船的阻力性能及影響阻力性能的因素。見第九章滑行艇的長寬比較過渡型快艇小，為什么？滑行艇高速滑行時產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象，飛濺阻力占剩余阻力的大部分。艇體寬度對阻力影響較明顯。增加寬度能夠增加滑行面的展弦比。提高升力系數(shù)。但在一定的重心位置下。增加艇寬將使縱傾角變化。同時濕面積亦有所增大。因而會引發(fā)阻力性能的變化。有時阻力反而增大。由于單純的寬度變化對阻力影響較為復(fù)雜。故普通以長寬比L/B或?qū)挾瘸运菳/T等參數(shù)來考慮對阻力的影響。適宜地減小L/B。不僅增大了滑行面的展弦比。且減小了濕面積。對阻力性能是有利的。雙體船波系干擾與常規(guī)單體船興波干擾的異同點。單個片體波系干擾與常規(guī)單體船完全同樣。僅發(fā)生于本身的首尾橫波系之間。而首尾散波之間并不產(chǎn)生干擾作用。但雙體船片