第03章兴波阻力技巧.pptVIP

船舶阻力;第三章 兴波阻力;3.1 船行波的形成和凯尔文波系;船行波的形成和凯尔文波系;1．波形：ζ=Acos(kx-ωt) 2．波幅和波高: H＝2A 水深h处次波幅： 3．波长：λ=2π/k；波数：k=2π/λ 4．波浪周期：T=2π/ω= ≈0.8;平面进行波的特征;船行自由波;船行自由波;二、船行波的形成;船行波的形成;实际船行波;实际船行波;实际船行波;三、舶行波图形及组成;1. 单个压力点的兴波图形;2．船行波的组成和特征;3.2 船的首尾波系及其干扰;一、船行波的主要特性;船行波的主要特性;; 船体兴波的首、尾波系在船尾处叠加的现象称为兴波干扰。 不利干扰：如果首、尾横波的波谷在船尾叠加，则合成波的波谷增大。波谷增大使船后体流体压力变得更小，故兴波阻力增大。从能量观点看，因合成波的波幅增大，波能必然增大，因而兴波阻力也增大。 有利干扰：如果首波波峰在船尾与尾波波谷叠加，则合成横波波幅减小，兴波阻力减小。;兴波长度mL;兴波干扰结果; 显然，兴波长度mL和波长λ的关系决定兴波干扰结果。按深水平面进行波理论，波长与波速(即船速)平方成正比，因此： 考虑到Fr＝v/√gL，由上式可得在mL距离内的横波数: 说明兴波干扰与傅汝德数Fr和船型有关。;平行中体长度的试验;平行中体长度的试验;平行中体长度的试验;3.3 兴波阻力特性;一、兴波阻力与波浪参数的关系;二、船体兴波阻力表达式;1. 计算各部分兴波的波能;计算各部分兴波的波能;2. 整个船体兴波阻力;3. 结论;三、船体兴波阻力特性;2．兴波阻力组成和Cw曲线形状;3．不同船型兴波阻力的差异;3.4 兴波阻力与船型关系及干扰;1) 船波波高受船体形状(主要是首、尾端)的影响，特别是首部形状的影响尤为突出。 2) 在相同傅汝德数Fr时，丰满船Cw比瘦削船大，且Cw曲线有更明显的峰谷现象，这是由于前者船型较后者肥大。 3) 兴波阻力中首、尾横波干扰项的大小取决于兴波长度与波长λ比，即mL/λ。而兴波长度mL与船型、航速有关，但波长仅与船速有关。因此可以认为：是由于船型的不同影响了兴波干扰，以致对兴波阻力造成不同影响。;4)兴波干扰主要与L和棱形系数Cp有关。由于船体产生的横波波长取决于船速，船速一定，波长一定。故可变船长来改变首、尾横波之间的相位差，产生不同的干扰结果。相应于有利干扰的船长，称为有利船长；否则为不利船长。 此外，Cp不但直接影响兴波的大小，而且对首、尾横波的干扰也有较大影响。两端瘦削者，水压力较小，两横波波峰间的距离较小；反之，两端较钝，水压力较大，首尾波峰距离较大。因此，兴波干扰作用与船型的关系，可用函数表示为： mL=f(L,λ,Cp)；而λ=f1(vs); 大量试验表明：不同形状的船舶在不同速度下，虽然兴波长度不同，但自船首横波第一个波节点至尾横波第一波谷之间的距离均可以表示为CpL，如图所示。于是兴波长度可以表示为：mL=CpL+3λ/4，考虑到mL=(n+q)λ，则：CpL/λ=(n+q) - 3/4。于是： 有利干扰，q=0.5, CpL/λ=n - 1/4 ; 不利干扰，q=0, CpL/λ=n - 3/4 . ;p 理论预测兴波干扰; 用 p 理论预测一般民用船的波阻峰点和波阻谷点的准确性较高。;三、用傅汝德数预测波阻峰谷点;前肩波的干扰预测;3.5 确定兴波阻力的方法;一、船模试验法;三因次法; 兴波阻力的理论计算方法很多，已经取得了许多成果，也有成功地用于实船设计的软件。但还有许多问题有待进一步完善。;三、波型分析法;1．波型分析法原理;1. 测量自由波系的波形xT(t)； 2. 计算随机过程xT(t)的自相关函数 Rx(τ)； 3. 经过傅立叶变换确定该波系的波幅分布； 4. 计算船体兴波阻力。 按照波形测量线是平行还是垂直于航行方向，波型分析法分为纵切法和横切法两种。;1) 纵切法;① 纽曼-夏玛法;② 霍格宾矩阵法;2) 横切法;2. 影响波形测量精度的因素;2) 纵切线距船模距离的影响;3) 船模预行段长度的影响;3.6 减小兴波阻力的方法;一、减小常规船兴波阻力的方法;2．设计良好的首尾形状;3．造成有利的波系干扰;球鼻首的波系干扰;4.高速排水型艇安装消波水翼;二、应用不同设计概念减小兴波阻力;2.使船体抬出水面的设计方案;水翼艇和气垫船;3.船体下潜设计概念;4.复合设计概念;3.7 破波阻力;;破波阻力的概念;二、破波阻力的成因;破波阻力的成因;破波阻力的成因;破波阻力的成因;三、破波阻力的测定;