第五章船模阻力试验船舶阻力与推进

第五章 船模阻力试验

船模试验是研究船舶阻力最普遍的方法，目前关于船舶阻力方面的知识，特别是提供设计应用的优良船型资料及估算阻力的经验公式和图谱绝大多数是由船模试验结果得来的。新的理论的发展和新船的设计是否能得到预期的效果都需要由船模试验来验证。而理论分析的进一步发展，又为船型设计和船模试验提供更为丰富的内容，以及指出改进的方向。因此船模试验是进行船舶性能研究的重要组成部分。

本章先对船模试验池和船模阻力试验作一简要介绍，然后分别从设计和研究观点来讨论表达船模阻力数据的方法。

§ 5-1 拖曳试验依据、设备和方法

船模试验是研究船舶阻力性能的主要方法。因此需要了解船模阻力试验的依据，试验设备和具体的试验方法。

一、船模阻力试验的依据

由§1-2的阻力相似定律指出：如能使船模和实船实现全相似，即船模和实船同时满足Re 和Fr 数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数。§1-4中已阐述船模和实船难以实现全相似条件。根据现实可能性，也不能实现船模和实船单一的粘性相似，即保持Re 相等，这是因为，如要使Re m = Re s ，则必有：

υm L m /v m = υs L s /v s

即 υm = α υs v m / v s (5-1) 式中，α为船模缩尺比。

因为船模和实船的运动粘性系数两者数值相近，如假定v m = v s ，则(5-1)式为：

υm = α υs (5-2) 由于船模均要比实船缩小几十倍以上，因而要求船模的速度较实船速度大几十倍，甚至达到超音速情况下进行试验，显然是不现实的。

因此船模阻力试验，对水面船舶来说，实际上就是在满足重力相似条件下(保持Fr 数相等)进行的。由于是在部分相似条件下所得的船模阻力值，因此必需借助于某些假设，诸如傅汝德假定，休斯假定等才能换算得到相应的实船总阻力。

二、船模试验池

船模试验池是进行船舶性能研究和某些结构、强度试验的重要设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。

普通的船模试验池，其主要任务是进行船舶模型的拖曳、自航及适航性等试验。水池狭而长，配置有拖动设备和测量仪器以测得船模在不同速度下的阻力值。为了避免海水的腐蚀作用，试验池的水都采用淡水。

为了提高船模试验的精确性，使能对较大尺度船模进行试验，并能更广泛地进行船舶性能、强度和振动等多方面的试验研究，通常需要建立拖车式船模试验池。

船模试验池的尺度主要由船模的大小和速度而定。此外，还与拖曳设备的特点、试验的要求等有关，因为水池的长度和拖车的速度实际上对船模的尺度和速度有一定的限制。船模每次试验时，启动拖车并加速到所需的试验速度，需要经过一段距离，然后进入匀速段，测量和记录船模的阻力和速度，最后拖车开始减速直至停止，需要留有一段减速距离。显然水池的长度应大于这三段距离之和。船模速度越高，则各段的距离相应亦要增加，特别是匀速段距离越长，越易于进行测量和记录。由于试验是在保持Fr 数相同的条件下进行的，所以船模的试验速度与缩尺比的平方根成反比。当船池的长度、速度受到限制时往往只有通过增大缩尺比，减小船模尺度和速度来进行拖曳试验。此外，船池的宽度和深度也应以减少池壁和池底对船模试验的影响为依据，即池壁干扰作用不致过大，以保证试验的准确性。所以长度较大的船模试验池其池宽和池深也要相应增大。

有不少船模试验池具有假底设备，池底与水面的距离可以调节，因此可作浅水船模试验。如果在假底上再建造边壁，则就可以进行限制航道中的阻力试验。近年来，为了进行限制航道船模试验，亦有将试验池的水面放低，同时阻力仪也相应下降来做试验的。也有建造专门的浅水试验池供进行限制航道船模试验之用。

船模试验池按照拖曳船模的方式可分为拖车式和重力式两种。

1．拖车式船模试验池

拖车式船模试验池都装有沿水池两旁轨道上行驶的拖车，如图5-1所示。拖车的用途首先在于拖曳船模保持一定方向和一定速度运动。其次安装各种测量和记录仪器，例如测定船模拖曳阻力的阻力仪、记录船模升沉和纵倾的仪器以及记录船模速度的光电测速仪等，甚至为了便于观察试验现象、拍摄照片和录像，在拖车上还设有观察平台。现代船池的拖车上还配置有计算机处理系统，以便迅速地给出试验结果。

拖车式船模试验池的优点是：可以采用较大尺度的船模，因此尺度效应较小，试验结果的准确性较高；其次，拖车式船池能进行广泛的试验，除了船模阻力试验外，还可以进行以下诸方面的试验研究：

拖车导向杆

滑动电弓

滑线

阻力仪

轨道

图5-1 拖车式船模试验池示意图

(1) 测量和观察船体表面的流动状况，这对于船体线型设计和附体布置是很有价值的； (2) 船舶推进方面的试验，如螺旋桨模型的敞水试验、船模自航试验以及进行船体与螺旋桨的相互作用问题的研究等；

(3) 船舶耐波性方面的试验，主要研究船模在波浪上的运动和航行状态； (4) 操纵性方面的试验； (5) 强度和振动方面的试验。

2．重力式船模试验池

这种试验池较拖车式试验池简单得多，它没有拖车设备，是靠重量的下落来拖动船模的，如图5-2示。砝码的重量就等于船模的阻力，如同时记录船模被拖动一定距离所需要的时间，就可得到相应的船模速度。因此，重力式船模阻力试验是在给定阻力情况下，测定船模相应的速度。

重力式船模试验池的优点是：水池小，设备简单，建造成本低，并具有一定的准确性。其不足之处是：船模尺度小，尺度效应大，因此在一定程度上使试验内容受到限制，而且将影响试验结果的精确性，此外也不便于观察船模的运动和水流情况等。

三、船模阻力试验方法和内容

如前所述，船模阻力试验是将实船按一定的缩尺比制成几何相似的船模，在满足Fr 数相等的条件下，在船池中拖曳以测得船模阻力与速度之间的关系。

1．试验准备

为了进行阻力拖曳试验，必须进行一系列试验准备工作：

首先按一定要求制作试验用的船模。船模的缩尺比依据水池的长度、拖车最高速度以及实船的尺度和航速来确定。船模线型要与实船保持几何相似，表面必须光洁，满足一定的加工精度。船模所使用的材料通常有蜡质和木质两种。木质船模不易变形并可以保存。对于一

重锤

些重要的和试验周期较长的模型，采用木模为宜，但其加工困难，时间长，成本高；而蜡模加工方便，时间短，便于改型，且石蜡又可重复使用，唯在夏季气温较高时容易变形。

其次，船模在试验前要安装人工激流装置，一般用细金属丝缚在船模的9

2

1

站处，则在细金属丝以后的边界层中产生紊流，这细金属丝称为激流丝。

船模安装激流丝后，进行称重工作。准确地秤量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。

最后通过调整压载位置使船模没有横倾，首尾吃水满足所要求的吃水情况。

2．阻力试验测量数据

完成上述试验准备工作后，可以进行船模拖曳试验。试验要求测量和记录的主要物理量有船模速度、船模阻力、船模纵倾角、重心升沉和浸湿长度等，这些量的测量方法介绍如下：

(1) 船模速度记录：根据实船长度、航速范围和模型尺度按Fr 数相似的原则，确定船模的速度范围，然后在不同的速度下进行拖曳试验。船模速度就是拖车速度。具体方法有由机械式测速轮得到距离记录与相应的时间记录来计算船模速度，或应用光电管原理，通过数字记录器直接读出船模速度。

(2) 船模阻力的测量：阻力测量与速度记录应同时进行。船模阻力可由专门仪器，即阻力仪测得。阻力仪有机械式和电测式两类。图5-3为机械式阻力仪的原理图。由图可知，当拖车作匀速运动时，船模阻力R tm 中的主要部分由砝码盘上的砝码重量W 所平衡，而剩余部分则由摆锤p 的偏移来平衡。由力矩平衡原理得：

W · r B ± p l p sin θ = R tm · r A

由此得船模阻力

θr l p W r r

R sin A p A B tm ±=

其中，r A 和r B 分别为阻力仪同轴轮A 和B 的半径；l p 为摆锤p 到轮中心的距离；θ为摆锤p

的偏移角度。

图5-3 机械式阻力仪原理

因此对于给定的阻力仪摆轮，只要已知砝码的重量W ，并由记录筒记录下摆针的偏移，就可求得船模阻力R tm 值。上述是机械式阻力仪的原理，但具体的结构形式可以是各式各样的。

电测式阻力仪的基本原理是通过测定并记录传感器在受到阻力情况下的变化信号，然后根据传感器受力大小与其相应的变化信号间的标定关系来换算得相应的阻力值。电测式阻力仪记录测量方便，便于应用计算机进行数据处理。但周围环境对记录仪的影响较大，因而其精确性并不比机械式阻力仪高。

(3) 船模纵倾角和重心升沉的测量：可以用纵倾仪或专门用来测量船模运动的仪器来测量船模纵倾角和升沉。

(4) 浸湿面积和湿长度的确定：通常对排水式船舶由于航行中航态变化小，所以认为浸湿面积和湿长度与静浮状态下完全相同。但对于滑行艇，其湿长度和湿表面积将随拖曳速度而变化。因此，对于每一拖曳速度，可以通过目测、摄影或摄像得到。

此外，船体表面的流线测定也是船模阻力试验的内容之一。流线试验的目的是为了使附体能按照流线的方向安装以尽量降低附体阻力；同时通过对流线的分析以寻找改善阻力性能的方法。我国一些水池采用在船模上涂油漆的方法或安装丝线方法来进行流线试验。图5-4是流线试验所得的一个例子。

3．船模与实船阻力换算

船模阻力试验的主要目的是由试验所得的船模阻力换算得到实船的静水总阻力或有效功率值。具体的换算方法有两种：一是基于傅汝德假定的傅汝德换算法；另一是根据休斯提出的三

因次换算法或称为(1+k )法。前者在§1- 4中已 作详细叙述，即由模型试验测得船模总阻力后， 实船总阻力或总阻力系数可按(1-25)和(1-26) 式换算得到。三因次换算法如在§2-8中所述，

相应速度下的实船总阻力系数可按(2-49)式换算得到。这两种换算方法均可列表进行。

§ 5-2 船模阻力数据表达法

由船模阻力试验可得到船模阻力与速度之间的关系曲线，进而通过阻力换算得到实船的阻力和有效功率曲线。但为了对所设计的船舶能更方便地进行船体阻力换算以及不同船型之间比较阻力性能的优劣，需要将由船模试验所得的阻力(或功率)与速度之间的关系，以一定的参数、恰当的形式来表达，这称为船模数据表达法。

一、表达法的目的和要求

船模阻力数据表达法的目的有以下两方面：

一是船体阻力换算。这是指船型相同，而大小不同的船舶之间的阻力换算。显然按不同缩尺比均可由船模阻力资料换算得各大小不同船舶的阻力值。

另一是比较船型阻力性能之优劣。这是指船型不同，但大小相同或相近的船舶之间阻力

性能优劣的判别。

目前，尽管对船模数据表达尚未取得一致意见，因而国际船模试验池会议还不能推荐一 种能被大家所共同接受的表达方法，但为了达到上述目的，倾向性的意见认为恰当的表达法 应具有的几个基本要求是明确的：

(1) 无量纲化。为了具有普遍意义，表达式常采用无量纲形式表示。这样既避免绝对尺度对阻力值的影响，同时所表示的各参数的数值在任何单位系统中都是相同的。

(2) 选定Fr 数或类似形式作速度参数。因为船体总阻力是Re 和Fr 数的函数，且按傅汝德假定认为：

R t = R f (Re )+ R r (Fr )

由于船型变化对R r 影响显著，而对R f 影响不大，考虑到表达法的目的之一在于比较不同船型的阻力性能，因而取Fr 作为速度参数为宜。而只有在讨论某些与摩擦阻力有关的问题时，才取Re 作速度参数。

(3) 阻力与速度之间的函数形式既要便于进行阻力换算，又要能够比较不同船型的阻力性能的优劣。那种难以进行船型阻力性能比较的表达法并不能被广泛应用。

二、介绍两种阻力数据表达法

由于应用的直接目的不同，因而船模阻力数据表达法的形式很多，这里介绍两种应用较为广泛的表达法。

1．泰洛表达法及其换算关系

这种表达法应用比较普遍。其速度参数采用Fr 数(亦有用V /L )，阻力是用单位排水量总阻力R t /Δ或单位排水量剩余阻力R r /Δ或C r 的形式表达。

(1) R r /Δ对Fr 的表达形式

当船模数据已表达为R rm /Δm 与Fr 的关系时，则换算到相应的实船阻力和有效功率较为方便，因为实船有：

R ts /Δs = R f s /Δs + R rs /Δs

其中，单位排水量摩擦阻力R f s /Δs 可应用平板摩擦阻力公式计算；而R rs /Δs 对于几何相似的船和船模，在速度相应时等于R rm /Δm ，即由给定的表达曲线直接得到。

(2) R t /Δ对Fr 的表达形式

如果船模试验数据以R tm /Δm 对Fr 形式表示，则换算实船情况下的阻力表达关系由下列可得：

因为 R ts /Δs = R f s /Δs + R rs /Δs 由比较定律知，在相应速度时：

R rs /Δs = R r m /Δm = R tm /Δm -R f m /Δm

所以 R ts /Δs = R t m /Δm - (R f m /Δm -R f s /Δs ) (5-3) 又因

fm 2m

m b m

m m m b m m m 2

m m fm m fm

2121ΔC Fr d B C S d B L C g ρS υρC R =?

=

同样可得

)Δ(21Δf fs 2s

s b s

s fs

C C Fr d B C S R += 将该两关系式代入(5-3)式，并考虑到对几何相似的船模和实船必有：

s

s b s m m b m 2121d B C S d B C S = 所以得到实船的阻力换算关系式：

)Δ(21ΔΔf fs fm s

s b s

2m tm s ts C C C d B C S Fr R R ---= (5-4) 因为阻力随Fr 数而迅速增加，在实用上将纵坐标以横坐标Fr 数的平方除之，使作图时

比较方便，且可使波阻峰点和波阻谷点明显。因而泰洛表达法中亦有用R t /ΔFr 2

-Fr 的形式表示，由(5-4)式可得对应的实船换算关系为：

)Δ(21ΔΔf fs fm b 2m tm

2s ts C C C Bd

C S

Fr R Fr R ---= (5-4a ) 显然，(5-4)式及(5-4a )式中的第二项是由于实船和船模的Re 不同引起的摩擦阻力系数的差别，亦即由尺度作用造成的，所以称为摩擦阻力修正值。

2．傅汝德圆圈系数表达法及其换算关系

1988年傅汝德提出的表达法中给出了一系列无量纲系数，而且以圆圈系数的形式表示。这种系数形式的表达方法虽然主要在英国等一些国家仍有被采用，但由于历史原因，特别是这种表达法比较全面，因此有必要作简要介绍。

傅汝德表达法中的圆圈系数有三种：

第一种为表达船体几何尺度的系数。用以表示无量纲化的线性尺度取排水体积的1/3次

方，即? 1/3，而不是L 。这些系数有：长度系数?= L /? 1/3，宽度系数?= B /? 1/3

，吃水系数?

= d /? 1/3以及湿表面积系数?= S /? 2/3

等。对于船模和实船，相应系数是必定相等的。

第二种是速度表达系数。其有三种不同形式。其中除在第二章兴波阻力中已有说明的?外，还有速度系数?，其定义为：船速υ与波长为

2

1? 1/3

的波速之比，即 ? = 6

13

1g π42

1π2/

??=??υ

g υ (5-5) 由?定义可知，对几何相似船，在速度相应时，它们的?值应相等。

此外，还有速度系数?，其定义为船速υ与波长为

2

1

L 的波速之比，所以可表示为：

? =

L

υ

?g π4 第三种是阻力表达系数，有三种形式： 总阻力系数?定义为：

? = Δt R ·1000/?2

= 322t 231t 21π125g π4g 1000??

=????ρυR υρR (5-6) 此外，有类似定义的摩擦阻力系数和剩余阻力系数分别为?=

Δ

f R ·1000/?2

和?= Δ

r R ·1000/?2

。 采用?形式的原因在于：如果直接用R t /Δ对?的形式来表达的话，则在高速时的R t /Δ将急剧增加，以致阻力曲线非常陡直，掩盖了诸如兴波阻力的峰谷等重要特性。所以傅汝德用?2

除以R t /Δ，并乘以1000，这样既可显示这些特性，又避免给出过小的阻力系数。

总阻力系数?和C t = R t /2

1ρυ2

S 之形式不同，但都表示总阻力的特性。可以证明两者存在如下关系：

?/π125t =

C × ? 或者 ? =π

125

t ?C × ? (5-7) 由此可见对几何相似的实船和船模，它们的?与总阻力系数C t 成正比关系。

根据上述给出的无量纲系数的定义，由模型试验所得船模阻力与速度的关系可用?m -? 的形式来表达，但常见的是用已换算到船长为122m 的?122对?的形式来表达，图5-5为系列60模型的?曲线。

由模型的?m -?关系曲线，可以换算得实船的?s 曲线。这是因阻力关系式为：

1.0

1.6

1.8

1.41.2

图5-5 系列60的○

C 122-○K 曲线 ?

?122

C ts = C fs + ( C tm - C fm )+ΔC f = C tm -( C f m - C fs - ΔC f )

参照(5-7)式，以相应的?值代入上式，则有： ?s = ?m -π

125

?(C fm - C fs - ΔC f ) (5-8) 对于给定?122对?的情况，则有：

?s = ?122-

π

125

?(C f 122 - C fs - ΔC f ) (5-9) (5-8)式和(5-9)式中的第二项叫摩擦阻力修正值，同样是由于尺度作用引起的。该两式就是傅汝德表达法的实船与船模阻力换算关系式。

3．比较不同船型的阻力性能

在船舶设计过程中比较不同船型的优劣时，应首先把不同船型的阻力资料均换算到大小相同的船舶之阻力，然后在相同速度时比较单位排水量总阻力R t /Δ的大小作为判别不同船型阻力性能优劣的衡量标准。采用这种船型优劣衡量标准主要考虑R t /Δ，实际上体现了船舶的经济性。但由于尺度作用的影响，即使船型相似，但大小不同的船，它们的R t /Δ值是不同的。所以，只有对大小相同的船，在相同速度下才能准确地判别船型的优劣。

根据上述船型衡量标准，因此对不同的阻力数据表达法，具体的比较方法亦不完全一样。 (1) 傅汝德表达法比较阻力性能

如果用傅汝德的?对?表达法比较不同船型的阻力性能时，应首先要换算到同一排水量情况下的?-?曲线，这样相同?值也就是速度相同，因此只要计算设计航速时的?值，并在该?值处绘一垂线，即可得相应于?值最低的船型，如图5-6所示。现行习惯是将阻力换算到船长为122m 的?122对?的表达形式。因此在比较相同长度的不同船型的阻力性能时，必须

在各船的排水量长度系数Δ/L 3

保持相同的情况下进行，这样在相同的?值就是在相同的速度情况下进行比较，如图5-7所示。

(2) 泰洛表达法比较阻力性能

对于泰洛的R t /Δ对Fr 表达法只要换算到相同船长情况下的对应曲线，就可以比较不同船型的阻力性能，这样在相同Fr 数时的阻力性能比较，实际上就是在速度相同情况下对不同船型阻力性能的比较。若在设计时，如船长和速度已知，则在相应的Fr 数处绘一垂直线，即可

设计

K

K

122

C

图5-7 ○

C 122-○K 比较船型阻力性能 图5-6 ○C -○K 比较船型阻力性能

C

K

K

设计

得对应于R t /Δ最低的船型。

如果用单位排水量剩余阻力R r /Δ对Fr 表达法比较不同船型的阻力时，同样应换算到相同船长情况下进行，在相同的Fr 数，即在相同速度下获得对应于R r /Δ最低的船型就是阻力能优良的船型，因为当船长一定时，船体形状变化对湿面积影响不大，亦即对摩擦阻力影响不大，因此R r /Δ最低就意味着单位排水量总阻力R t /Δ最低。

由上知，在设计过程中根据不同情况可以选用不同的表达法来比较不同船型的阻力性能。若在决定船型前船长L 和船速V 已确定则可用泰洛表达法，而如果在排水量Δ和船速给定情况下则选用傅汝德表达法较方便。

应该指出，船模阻力数据表达法的形式很多，但有些方法并不恰当，因其在相同的速度系数下并不能用来比较不同船型的单位排水量总阻力R t /Δ的大小，亦即不能比较不同船型的阻力性能。

常见的?122对V /L 表达法就是一例。这是因为： ?∝

23/2t

ΔV R ∝2

3/1t )

/)(Δ/(Δ/L V L R (5-10) 显见除非参与比较的两船L /Δ1/3

相等，否则此种表达法不能用于比较不同船型的优劣。

也有将船模试验结果绘制成?122-?曲线，使各曲线的波阻峰点和波阻谷点可发生于同一横坐标上，但因为：

?∝

23/2ΔV R t

∝2

P 3/1P t )

/)(Δ/(Δ/L C V L C R (5-11) 所以除非两船型的C p L /Δ1/3

相等，否则此种表达法亦不能用于比较不同船型的优劣。用?理论

推测阻力曲线的波阻峰、谷点的大致位置时可相当准确，但用作速度参数时应注意对长度相等但棱形系数C p 有差异的两船型来说，?相等并不表示两船的速度相等；而只有当两船的C p L 值相等时，则相同的?值才表示它们的速度相等。

§ 5-3 影响试验结果的因素

船模试验结果表明：几何相似的船模在不同的水池中所得试验结果往往并不一致；缩尺比不同的船模在同一水池的试验结果也不相同，从而使换算得的实船阻力亦将不同。造成这种情况的原因是多方面的，需作具体分析。

一、试验本身的一些影响因素

首先，我们会想到由试验假设所引起的误差。实际上，正如前面说明的，这方面的误差是不大的。其次是由试验本身所引起的误差，如水池壁面的干扰影响，但一般来说池壁对试验结果的影响很小。这是因为水池的横断面尺度决定了船模的大小，通常认为船模长度若小于或等于水深，则可认为试验结果不受池底的影响；若船模最大横截面小于船池横断面的 0.5%～1.0%，则认为可以避免阻塞效应。也有人认为池宽至少应为船模宽度的15倍，水深为船模吃水的20倍以上，方可不考虑池壁的影响。

由船池设备引起的试验误差，可以针对各种设备的特点合理地确定其技术指标，或者对其引起的试验误差进行修正。如拖车和轨道系统，它本身是一种精密仪器，这是因为测量段对其平稳度的要求很高。速度的波动将引起阻力的相应波动，而且会在所测得的阻力数据中包含有惯性力，从而导致测量结果的误差。一般认为速度波动应不超过0.1%。假定在所试验的速度附近，阻力与拖曳速度的n 次方成比例，即R ∝υn ，则有：

υ

υ

n

R R d d = 这意味着阻力相对误差为拖车速度相对误差的n 倍。若设n ＝5，则速度波动0.1%会导致阻力

波动0.5%。近年来也有人认为加速度不应超过10-4～10-5

g 。如果设阻力为排水量Δ的0.5%～

1.0%，而加速度为10-4

g ，则惯性力F 与阻力R 之比为：

=???=--Δ1015.0(g 1024）～　M R F (1 ~ 2)% 一般说来，测量阻力的误差要求在1%以内，看来上述对速度平稳度的要求都是合理的。

因此满足这种要求的试验本身误差是可以忽略的。

还有一个方面，就是船模本身尺度不同所引起的误差。由于船模尺度不同而引起试验结果不一致的现象，通常称为尺度效应。尺度效应是造成试验结果有误差的主要原因，这是本节要重点讨论的问题。

二、尺度效应

尺度效应问题，即船模尺度不同引起试验结果的不一致，其原因亦是多方面的。船模试验并不满足Re 数相等的条件，如水面船只根据Fr 数相等来进行试验；潜艇水下状态要求在大于临界雷诺数的流态下进行试验。不同尺度的船模由于Re 数不同，将导致其边界层的流态有所不同，边界层的相对厚度亦不同。此外船模的曲率不同亦影响到边界层的厚度及速度分布。所有这些原因都会影响到船模的摩擦阻力。根据实际分析，边界层流态不同是尺度效应的主要因素。对于实船，其雷诺数Re 很大，全长范围内的界层流态均可视为紊流；但对于船模，即使采用很大的尺度，其Re 数与实船相比仍相差甚远，层流段相对长度大，界层内流态与实船并不完全相似。

事实上，根据Re 数与Fr 数之间的关系： Re Fr L v

?=

2

/3g 若令ν＝1.0×l0-6，并粗略地取Re x ＝υx /v ＝5×l0-5

，则当Fr ＝0.2和0.4时，不同长度船模的Re 数及层流段相对长度列于下表：

表中所列数据表明，对于长度为 2.0m 以下的船模，其层流影响是相当严重的，即使用6m 的船模，其层流段长度仍很大。由表还可看出，Fr 数越低，层流的影响越显著。虽然这个计算不很严格，但表列数据可以给我们以粗略印象。

可见，对于船模来说，如果不采取措施，其摩擦阻力难以用任何平板公式作正确计算。 这样在阻力换算时，由船模试验测得的总阻力减去按紊流平板公式计算的摩擦阻力，求得的剩余阻力值必然偏低，最终求得的实船阻力也很难准确。有时由试验结果求得的剩余阻力甚至会出现负值。这说明船首部层流段的影响相当显著。人工激流法就是人为地使船模处于与实船相同的紊流状态所采取的措施。其目的是消除船模首部层流段对阻力试验和换算准确性的影响。

世界各国船模试验池曾经采用的人工激流法主要有如下几种：

(1) 表面粗糙激流法。在船模首柱处或9

2

1

站处敷以砂粒或把表面弄粗糙，则边界层中水流由于表面粗糙而产生紊流。

(2) 激流杆法。用一根或两根小杆置于船模前面，小杆垂直于水面与船模一起前进，使小杆后面产生紊流，因此船模边界层中也产生紊流，这小杆叫激流杆。

(3) 激流丝法。用细金属丝缚在船模的9

2

1

站上，此细金属丝称作激流丝。 (4) 小钉激流法，在船模首柱略后处，沿首柱曲线插入一列小钉，使船模边界层中产生紊流。

目前各国普遍使用的是激流丝法。激流丝通常是直径为1mm 的铜丝，用小钉钉在首柱后1/20船长处。应用激流丝后，船模边界层在激流丝前后明显地分成层流和紊流两种流动状态。假定激流丝本身所增加的阻力与9

2

1

站前层流所降低的阻力互相抵消。所以应用激流丝后的船模摩擦阻力可直接应用紊流平板公式计算。

根据试验分析表明，应用激流丝后所得的阻力换算结果与实际情况较符合。但有时对易于产生稳定层流的低速船，仅在9

2

1

站处装置激流丝不足以保证其后不再重新出现层流，因此在9站处需要进行二次激流。

船模尺度大易于制造精确，其阻力较大因而测量的相对误差较小，更重要的是船模尺度大可达到较高的雷诺数，其尺度效应较小。按魏特伯莱意见，船模试验时应达到的最小Re 数如下表：

显然，船模愈瘦长、愈扁平则所需雷诺数愈大。

激流丝效果还与船模尺度和形状有关，对方形系数在0.55以下的高速舰船的6m 船模而

言，激流几乎看不出效果；对于丰满商船而言，激流效果受船首形状影响很大。首柱倾斜，首型为显著V 形之船最易保持层流，故激流效果显著。而对于垂直首柱，U 形截面之船型则不易保持层流。若不进行激流，在作比较试验时可能会导致错误的结论。若两船其它设计参数均相同，仅一船首截面为V 形，另一船首为U 形，可能前者阻力低得多。两者的阻力差别，甚至全部由于前者具有较大的层流面积所致。

船模尺度过大也有不利之处。首先，其制造成本高，运输、压载、调整纵倾都比较费事，而且只有在较大的水池中应用才能避免产生较严重的阻塞效应。

国际标准船模长度为6m ，我国为照顾中小型水池作过3m 标模。在实际工作中船模小者为2m ，大者为9m 以上。

【习 题】

1． 设水温t = 20℃时某船模剩余阻力实测值如下表。

若实船L = 77.0m ，湿面积S = 722 m 2，缩尺比α= 25，试绘制实船（海船，水温t = 10℃）的剩余阻力系数C rs 与傅汝德数Fr 的关系曲线。

2． 设某内河船模型速度V m =1.17m/s ，Fr = 0.23，测得模型阻力R tm = 0.32kg 。已知船模

湿面积S m = 0.78m 2，缩尺比为α =30，取粗糙度补贴△C f = 0.8×10-3

，试求实船在相当速度下的阻力和有效功率（摩擦阻力系数可按八届ITTC 公式计算）。

3． 某海船模型长度L m =1.9m ，湿面积S m = 0.45m 2

，若试验池水温为 t =20℃，缩尺比为30，测得模型阻力如下表示。

试求实船的剩余阻力，摩擦阻力和总阻力曲线。（摩擦阻力系数用八届ITTC 公式，粗糙

度补贴△C f = 0.4×10－3

）。

4． 某海船模型长度L m = 20 ft ，湿面积S m = 10 m 2

，在船池中速度V m = 2.85 km/h ，测得阻力为R tm = 4.8 kg ，若缩尺比α = 25，试求实船在相当速度（kn ）时的有效功率（hp ）。摩擦阻

力系数按普郎特-许立汀公式计算，粗糙度补贴△C f = 0.4×10－3

。

5． 有一某船模现已缺乏型线资料，但有较准确的设计水线位置，问如何用实验的方法确定该船模的排水量和重心纵向位置？

6． 设船模长度L m =2m ，湿面积S m = 1m 2

，在V m =1.5 m/s 时测得阻力R tm =1.0kg 。今若测

量误差使船模总阻力R tm 增大了1%，试计算缩尺比α =50及α =100时，实船对应的总阻力将产生百分之几的误差。

7． 设船模总阻力为R tm ，响应的实船为R ts ，船模总阻力的相对误差为εm =ΔR tm /R tm ，实船总阻力的相对误差为εs =ΔR ts /R ts ，试证明：按傅汝德假设推算出的实船阻力相对误差

m t tm

3

l γεR R ααεs

s ??= 式中： 缩尺比）

重度比）；((m

S l m S γL L

αγγα==

8． 某海船船模长5 m ，湿面积10 m 2

，缩尺比α=25，水温t = 20℃。在V m =1.5m/s 时，

测得船模总阻力为4.0 kg 。今若实船粗糙度补贴△C f = 0.4×10-3

，水温为15℃，摩擦阻力系数按普-许公式计算，试用二因次换算法求实船的阻力。若取形状K = 0.022，试用三因次换算法求实船之阻力，并与二因次换算结果比较之（以百分数表示）。若缩尺比α =50，分别用二因次和三因次换算法进行实船阻力计算并比较。

9． 某长江双桨客货船长度水线L WL =108m ，排水量△=3680t ，湿面积S m = 1780m 2

，航速V =16kn ，用缩尺比α = 40之船模进行试验，测得船模总阻力为0.594kg ，试验时水温为25℃。

（1）取△C f = 0.4×10－3

，实船水温为15℃试以八届ITTC 公式用二因次换算方法求实船的阻力和有效功率；

（2）根据带附体的阻力试验结果，附体阻力占总阻力的15%，空气阻力占总阻力3%，求实船的总阻力；

（3）已知低速部分试验资料如下表：

请以八届ITTC 公式为基础，按普罗哈斯卡方法确定形状因子（1+k ），并用三因次换算法求实船光体的总阻力。

10． 已知某船的模型阻力试验曲线，用二因次法将模型阻力换算到实船的阻力和有效功率（用Excel 电子表格计算）。

船模性能实验

《船模性能实验》实验报告 学习中心： 层次： 专业： 学号： 学生： 完成日期： 实验报告一 一、实验名称：船模阻力实验 二、实验目的： 主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。其具体目标包括： （1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。 （2）确定设计船舶的阻力性能 对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器使用。 （3）预报实船性能 船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。 （4）系列船模实验 为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。 （5）研究各种阻力成分实验 为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。 （6）附体阻力实验 目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。 （7）流线实验 在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。

（8）航行状态的研究 在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 （1）船模和实船保持几何相似； （2）船模实验的雷诺数e R 达到临界雷诺数以上； （3）船模和实船傅汝德数相等。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 1）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。 2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC 性能委员会推荐的换算方法。 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 傅汝德假定： ①假定船体的总阻力可以分为独立的两部分，一为摩擦阻力f R ，只和雷诺数有关， 另一个为粘压阻力pv R 和兴波阻力w R 合并后的剩余阻力r R ，只和傅汝德数有关，且适用 比较定律。 ②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。因此，可 以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩擦阻力，通常称为相当平板摩擦 傅汝德换算关系： 3 )(αρρm s fm tm fs ts R R R R -+= 四、实验内容： （一）填写实验主要设备表 名称 说明 拖曳水池 水池狭而长，配置有拖动设备和测量仪器，以测得船模在不同速度下的阻 力值。实验池的水采用淡水，船池尺度决定了船模大小和速度。 大连理工大学船模试验水池长160m ，宽7 m ，水深3.7 m 。拖车速度0~8m/s, 速度精度±1 mm/s 。配有摇板式规则波造波机。

免费在线作业答案大工15春《船模性能实验》实验报告及要求答案

大工15春《船模性能实验》实验报告及要求答案 船模性能实验》实验报 学习中心： 层次：专升本 专业：船舶与海洋工程 学号： 学生： 完成日期： 《告 大学物理实验报告模板 实验报告一 一、实验名称：船模阻力实验 二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航 行状态。其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性 能的优劣。（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实 验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。 （4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。 此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。（5） 研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门 的实验。（6）附体阻力实验;目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附 体对阻力的影响。（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。 （8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 （1）船模与实船保持几何相似。 （2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。 （3）船模与实船傅汝德数相等。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ F=1mm金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层 中产生紊流。2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次 方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC性能委员会推荐的换算方法。 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 只与雷诺数有关，另一个为粘压阻力Rf，Rpv和兴波阻力Rw合并后的剩余阻力Rr， 只与傅汝德数有关，且适用比较定律。②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同 长度、同湿面积的平板摩擦阻力。因此，可以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩 擦阻力，通常称为相当平板摩擦。 Rts=Rfs+(Rtm-Rfm)

船模摇荡实验报告

实验报告三 一、实验名称：船模摇荡实验 二、实验目的：①确定待设计或已建造船舶的耐波性,判断是否满足使用要求。 ②寻找，评价减摇措施，或者优良船型。 ③测定水动力系数，供理论计算及机理研究。 ④测定其载荷加速度，供结构和强度使用，砰击还与振动有关，某些设备（如电子侦查设备，水面发射武器等）要求。 三、实验原理： 1．简述耐波性主要研究的内容，并描述什么样的船耐波性比较好？ 船舶摇荡运动主要研究由波浪干扰引起的船舶往复运动，其中横摇、纵摇和垂荡对船舶航行影响最大，是研究船舶摇荡运动的主要内容。 2．简述船舶摇荡实验的相似准则。 要求符合船模与实船保持几何相似、运动相似和动力相似。 3．简述船舶的十二种运动形式的名称，并指出哪些属于往复运动。 船舶的十二种运动形式包括：横倾、纵倾、回转、横摇、纵摇、首摇、前进或后退、横漂、上浮或下沉、纵荡、横荡、垂荡。其中属于往复运动的有，横摇、纵摇、首摇、纵荡、横荡、垂荡。 4．对造波机造的波浪的要求都有哪些？ 波浪的波长取决于造波机的频率，而波高则随造波机的振幅变化。造波机的频率和振幅保持稳定不变时造出的波浪为规则波，如果使其频率和振幅按随机规律变化，则会造出不规则波浪。试验时要保证波浪的频率、浪高，避免波浪反射回去。 四、实验内容：

（一）填写实验主要设备表 （二）实验步骤： 1．摇荡实验程序 （1）船模准备：除满足几何相似外，船模本体应当较轻，易于调整惯量；（2）调整重心高度，调整纵向惯性矩，在水中测横向摇摆周期。 （3）船模上安装陀螺、加速度计等仪器均应固定在适当位置。船模两端在重心高度位置系上两根细绳； （4）造波机准备：调整造波参数使之满足本次实验要求； 浪高仪准备：安装并校准浪高仪，确定标定系数； （5）零速横摇实验时用船模两端细绳将模型固定在水池适当位置，注意模型必须在浪高仪后方；纵向运动实验时将模型连接在拖车下，注意导向装置对船模在纵向运动不会形成约束； （6）启动造波机制造波浪，当船模摇荡进入稳定状态时记录数据。 五、问题与思考： 1．船模惯性矩计算中，纵向惯性半径和横向惯性半径怎么选取？ 第15届ITTC建议，取0.25船舶两柱间长作为船舶的纵向惯性半径，0.35船宽作为船舶的横向惯性半径,以此来计算船舶的质量惯性矩。 2．为什么要进行船模惯性调整？ 模型惯性调整是耐波性实验的重要环节。即按照模型实验相似性原则，将模型的重心位置、纵横向惯性矩调整到设计要求。

船模实训报告

网络教育学院 船模性能实验》实验报 学习中心： 层次：专升本 专业：船舶与海洋工程 学号： 学生： 完成日期： 2013年2月6日 《告 实验报告一 一、实验名称：船模阻力实验 二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航 行状态。其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性 能的优劣。（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实 验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。 （4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。 此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。（5） 研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门 体对阻力的影响。（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。 （8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 （1）船模与实船保持几何相似。 （2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。 （3）船模与实船傅汝德数相等。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ ??1mm金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层 中产生紊流。2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次 方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ittc性能委员会推荐的换算方法。 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 只与雷诺数有关，另一个为粘压阻力rf，rpv和兴波阻力rw合并后的剩余阻力rr， 只与傅汝德数有关，且适用比较定律。②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同 长度、同湿面积的平板摩擦阻力。因此，可以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩 擦阻力，通常称为相当平板摩擦。rts?rfs?(rtm?rfm) 傅汝德换算关系：

大工17春《船模性能实验》实验报告.doc

姓名：__________________________ 报名编号：_______________________ 学习中心：_______________________ 层次：__________________________ 专业：__________________________ 实验1:船模阻力实验 一、实验知识考察 1、简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 答：由阻力相似定律可知：如果船模和实船能实现全相似，即船模和实船同时滿足Re和Fr数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数，实船的总阻力也可精确确定。但是船模和实船同时滿足Re和Fr数相等的所谓全相似条件实际上是难以实现的。 船摸与实船保持几何相似； 船模试验的雷诺数Re达到临界雷诺数以上； 船摸与实船傅汝德数相等。 2、船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 答：常用的船模阻力试验结果换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法?二因 次方法亦称傅汝德方法；三因次方法（也称1+K法）为1978年ITTC性能委员会推荐的换算方法?这两种方法的区别在于对粘性阻力的处理原则不同。 二、实验后思考题 1、船模阻力实验结果换算方法之间的区别是什么？ 答：常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。这两种方法的区别在于对粘性阻力的处理原则不同。 2、实船摩擦阻力计算中，粗糙度补贴系数是根据什么选取的？ 答:实船船体表面比较粗糙，故实船摩擦阻力为其中为粗糙度补贴系数，按不同船长选取。

实验2:螺旋桨敞水实验 、实验知识考察 1、简述螺旋桨模型敞水实验必须满足的条件。 答：根据敞水试验相似定理的讨论，螺旋桨模型敞水试验必须满足以下条件： 1)几何相似； 2)螺旋桨模型有足够的浸深(傅汝德数可不考虑); 为了消除自由表面对螺旋桨水动力性影响，桨模的浸深一般应满足 hs>=(0.625-1.0)Dm hs为桨轴中心线距水表面的距离(m), Dm为桨模直径。 3)试验时雷诺数应大于临界雷诺数； 5 Re=3.0*10 ( 一) 4)进速系数相等。 2、简述螺旋桨敞水实验的实验步骤。 答：(一)敞水实验准备 (1)桨模制作：敞水桨模直径为0.2-0.3m,通常用巴氏合金、铜合金、不锈钢或 铝等合金。桨模精度在0.05mm； (2)将敞水动力仪固定在水池拖车上，预先应进行校验和标定； (3)将桨模安装在敞水动力仪上，叶背向前，浸没深度大于桨径。 (二)敞水实验程序 (1)零航速敞水实验，按预定转速开动敞水动力仪，测Tt，Qt。 (2)按预定转速开动敞水动力仪，同时开动拖车，使螺旋桨进速系数达到预定值。 (3)当拖车速度稳定时，记录拖车速度Va，浆转速n，推力Tt，扭矩Qt,完成一进速的实验。 (4)系列变化拖车速度，完成全部实验内容，注意各次之间应有足够的等水时间。 (5)用尺寸、重量相近的假毂代替桨模，重复上述实验，测得敞水动力仪自身的推力Ts，扭矩Qs，用以进行修正。 (6)扭矩修正值，测的Qs是尾轴摩擦损失，与转速有关。螺旋桨吸收的净扭矩。

船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进

文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持. 第六章 船模自航试验及实船性能预估 为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。 船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。对于给定的船舶来说，通过自航试验应解决两个问题： ① 预估实船性能，即给出主机马力、转速和船速之间的关系，从而给出实船的预估航速，验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。 ② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。如果配合不佳，则需考虑重新设计螺旋桨。 此外，根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据，可以进行船模及实船的相关分析，积累资料以便改进换算办法，使船模试验预报实船的性能更正确可靠。 § 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值 一、相似定律 在船模阻力试验时，我们只满足了傅氏数相同的条件，对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。因此， 上式中，下标带m 者表示模型数值，带s 者表示实船数值(以下相同)。在螺旋桨敞水试验时，只满足进速系数相同的条件，对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值，因此， 在进行船模的自航试验时，两者都要求满足，根据几何相似，有： 则满足傅氏数相等时有： λV V /s m = (6-1) 满足进速系数相等时有： λn V n V m Am s As = 由于 ()s s As 1V ωV -=，()m m Am 1V ωV -= 故 ()()λn V ωn V ωm m m s s s 11-= - 或 ??? ? ? ?--=s m s m 11ω ω λn n 假定伴流无尺度作用，则m s ωω=，因此，可得： λn n s m = (6-2) (6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件，由于船后螺旋桨满足了进速系 数相等的条件，因此在不考虑尺度作用的情况下，螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系：

第六章船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进

第六章 船模自航试验及实船性能预估 为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。 船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。对于给定的船舶来说，通过自航试验应解决两个问题： ① 预估实船性能，即给出主机马力、转速和船速之间的关系，从而给出实船的预估航速，验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。 ② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。如果配合不佳，则需考虑重新设计螺旋桨。 此外，根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据，可以进行船模及实船的相关分析，积累资料以便改进换算办法，使船模试验预报实船的性能更正确可靠。 § 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值 一、相似定律 在船模阻力试验时，我们只满足了傅氏数相同的条件，对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。因此， m m s s g g L V L V = 上式中，下标带m 者表示模型数值，带s 者表示实船数值(以下相同)。在螺旋桨敞水试验时，只满足进速系数相同的条件，对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值，因此， m m Am s s As D n V D n V = 在进行船模的自航试验时，两者都要求满足，根据几何相似，有： λD D L L ==m s m s 则满足傅氏数相等时有： λV V /s m = (6-1)

满足进速系数相等时有： λn V n V m Am s As = 由于 ()s s As 1V ωV -=，()m m Am 1V ωV -= 故 ()()λn V ωn V ωm m m s s s 11-= - 或 ??? ? ? ?--=s m s m 11ω ω λn n 假定伴流无尺度作用，则m s ωω=，因此，可得： λn n s m = (6-2) (6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件，由于船后螺旋桨满足了进速系 数相等的条件，因此在不考虑尺度作用的情况下，螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系： ? ? ?? ? ????===5.3m s Dm Ds 4m s m s 3m s m s λρρP P λρρQ Q λρρT T (6-3) (6-3)式只对螺旋桨说来是正确的，但自航试验是把螺旋桨与船体联系起来统盘考虑的。因此推力与阻力之间必然有： 对于实船 ()s s s 1R t T =- 对于船模 ()m m m 1R t T =- 如果将(6-3)、(6-4)两式联系起来分析，发现两者是不一致的。从推进的角度出发，当满足傅氏数和进速系数相同的条件时，模型与实桨的推力之间确实存在缩尺比三次方的关系。假定推力减额无尺度作用，即t s = t m ，则从(6-4)式看来，实船与船模的阻力之间也应与缩尺比三次方有关才能使两者一致。但是，在《船舶阻力》课程中我们已知，当船模与实船在傅氏数相同时，两者的总阻力并不存在缩尺比三次方的关系，即 3m s m s λρρ R R ≠ 为了克服这个矛盾，需要在船模自航试验中作适当处理后才能进行实船的换算。 二、摩擦阻力的修正-实船自航点的确定 在船模自航试验中，当满足傅氏数Fr 及进速系数J 相同的条件时，则模型与实船之间的各种力基本上是缩尺比的三次方关系，唯阻力之间不存在这种关系。在阻力中，剩余阻力部分实际上也是满足这种关系的，因为在Fr 相同时实船和船模的剩余阻力系数相等，故两者总阻力之间不存在缩尺比三次方关系主要是摩擦阻力部分造成的。为了使试验中各种力都存在缩尺比三次方的关系，需对阻力进行修正(实际上是对摩擦阻力修正)，人为地将其硬凑成三次方关系。 (6-4)

船模阻力实验

船模阻力实验 船舶与海洋工程2班3008209004 陈远 一、实验目的 通过船模实验，确定实船阻力和有效马力； 分析比较船型的优劣； 提供设计应用的优良船型资料及阻力的图标或公式等。 二、实验准备及安装要点 船模在拖曳水池中进行阻力实验，必须进行一系列实验准备工作。 1.制作船模：船模与实船要求几何相似，并表面光洁，加工误差在一定的范围内。 2.激流：一般应用的激流方法是在船模首垂线后L/20处，装置直径为1毫米的金属激流 丝。 3.称重：按縮尺比的要求计算喜欢摸的排水量并进行称重，加压载，以满足实验所要求的 型排水量和吃水。 4.安装：船模安装在拖车上，应使其中纵剖面与前进方向一致，拖力作用线位于中纵剖面 内，其作用点在水线面附近的位置上并保持水平。试验中的进退、纵摇、升沉运动应不受限制。 三、模型参数和实验数据 1，阻力实验相关参数 满载池水状态水线长度：L=3.803m 满载池水状态浸湿面积：S=2.737㎡ 模型縮尺比： =40

实验水温： t=淡水20°C 2,满载池水状态船模拖曳阻力实验数据 四、阻力换算 二因次法： )(tm fm fs ts C C C C -+= 淡水20°C ，）（s m /100374.012 6 -?=υ ，3 998.16/kg m ρ= 20.075(lg Re 2) Cfm = -，Re vl m υ=，2 12Rts Vs Ss ρ=,2,Vs Ss Sm λ== 数据处理如下表：

附图： V R 曲线1、m m

2、有效马力曲线 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Vm(m/s) 60005000 40003000200010000 P e (k w )

第5章 船模阻力试验分解

99 第五章 船模阻力试验 船模试验是研究船舶阻力最普遍的方法，目前关于船舶阻力方面的知识，特别是提供设计应用的优良船型资料及估算阻力的经验公式和图谱绝大多数是由船模试验结果得来的。新的理论的发展和新船的设计是否能得到预期的效果都需要由船模试验来验证。而理论分析的进一步发展，又为船型设计和船模试验提供更为丰富的内容，以及指出改进的方向。因此船模试验是进行船舶性能研究的重要组成部分。 本章先对船模试验池和船模阻力试验作一简要介绍，然后分别从设计和研究观点来讨论表达船模阻力数据的方法。 § 5-1 拖曳试验依据、设备和方法 船模试验是研究船舶阻力性能的主要方法。因此需要了解船模阻力试验的依据，试验设备和具体的试验方法。 一、船模阻力试验的依据 由§1-2的阻力相似定律指出：如能使船模和实船实现全相似，即船模和实船同时满足Re 和Fr 数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数。§1-4中已阐述船模和实船难以实现全相似条件。根据现实可能性，也不能实现船模和实船单一的粘性相似，即保持Re 相等，这是因为，如要使Re m = Re s ，则必有： υm L m /v m = υs L s /v s 即 υm = α υs v m / v s (5-1) 式中，α为船模缩尺比。 因为船模和实船的运动粘性系数两者数值相近，如假定v m = v s ，则(5-1)式为： υm = α υs (5-2) 由于船模均要比实船缩小几十倍以上，因而要求船模的速度较实船速度大几十倍，甚至达到超音速情况下进行试验，显然是不现实的。 因此船模阻力试验，对水面船舶来说，实际上就是在满足重力相似条件下(保持Fr 数相等)进行的。由于是在部分相似条件下所得的船模阻力值，因此必需借助于某些假设，诸如傅汝德假定，休斯假定等才能换算得到相应的实船总阻力。 二、船模试验池 船模试验池是进行船舶性能研究和某些结构、强度试验的重要设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。

船模阻力试验

第五章船模阻力试验 船模试验是研究船舶阻力最普遍的方法，目前关于船舶阻力方面的知识，特别是提供设计应用的优良船型资料及估算阻力的经验公式和图谱绝大多数是由船模试验结果得来的。新的理论的发展和新船的设计是否能得到预期的效果都需要由船模试验来验证。而理论分析的进一步发展，又为船型设计和船模试验提供更为丰富的内容，以及指出改进的方向。因此船模试验是进行船舶性能研究的重要组成部分。 本章先对船模试验池和船模阻力试验作一简要介绍，然后分别从设计和研究观点来讨论表达船模阻力数据的方法。 §5-1 拖曳试验依据、设备和方法 船模试验是研究船舶阻力性能的主要方法。因此需要了解船模阻力试验的依据，试验设备和具体的试验方法。 一、船模阻力试验的依据 由§1-2的阻力相似定律指出：如能使船模和实船实现全相似，即船模和实船同时满足Re 和Fr数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数。§1-4中已阐述船模和实船

难以实现全相似条件。根据现实可能性，也不能实现船模和实船单一的粘性相似，即保持Re 相等，这是因为，如要使Re m= Re s，则必有： υm L m/v m= υs L s/v s 即υm= αυs v m/ v s (5-1) 式中，α为船模缩尺比。 因为船模和实船的运动粘性系数两者数值相近，如假定v m= v s，则(5-1)式为： υm= αυs(5-2) 由于船模均要比实船缩小几十倍以上，因而要求船模的速度较实船速度大几十倍，甚至达到超音速情况下进行试验，显然是不现实的。 因此船模阻力试验，对水面船舶来说，实际上就是在满足重力相似条件下(保持Fr数相等)进行的。由于是在部分相似条件下所得的船模阻力值，因此必需借助于某些假设，诸如傅汝德假定，休斯假定等才能换算得到相应的实船总阻力。 二、船模试验池 船模试验池是进行船舶性能研究和某些结构、强度试验的重要设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。 普通的船模试验池，其主要任务是进行船舶模型的拖曳、自航及适航性等试验。水池狭而长，配置有拖动设备和测量仪器以测得船模在不同速度下的阻力值。为了避免海水的腐蚀作用，试验池的水都采用淡水。 为了提高船模试验的精确性，使能对较大尺度船模进行试验，并能更广泛地进行船舶性

自航实验方案

1、概述 1.1 试验内容 1.2试验条件 试验设备： 拖曳水池： 拖车： 阻力（拖力）测量设备： 推力、扭矩测量设备： 桨模敞水试验箱； 自航船、桨模驱动与传动装置； 船模导向装置； 船模夹具； 数据采集与分析处理系统： 1.3试验模型参数 表2.1 实船与船模主要参数列表

螺旋桨模型参数： 桨叶数： 4 直径：0.17925m 盘面比：0.45 毂径比：0.15 (P/D)1.0R：0.608 (P/D)0.7R: 0.637 缩尺比： =40 1.4模型试验方法 1.4.1 船模静水拖曳阻力试验 水面静止的条件下，闭合夹具，由拖车带动船模至设定航速，释放夹具，并通过阻力测量仪（四自由度适航仪）测量得到该航速下的船模阻力，然后关闭夹具，减速停车，低速退回到起始位置，待水面平静后进行下一航次的试验，如此反复进行，直至完成整个航速范围内的船模阻力试验；记录试验当时水温。其中，拖点位于船模重心铅垂线上，高度则位于设计水线面，船模导向方式为首导向杆方式，夹具位于船模后部。 1.4.2 螺旋桨模型敞水性能试验 螺旋桨模型敞水性能试验采取设定桨模转速，改变桨模进速进行试验的方法。即每航次中不改变桨模转速（Nm=1260rpm），只改变桨模进速。所有试验与测量仪器均安放在敞水试验箱内，桨模安装在由敞水箱前端向前伸出的桨轴前端，桨轴长度大于四倍桨模直径，外面包有轴套管，桨模前端安装有导流帽，轴套与敞水箱连接处设有导流罩，桨毂与轴套之间平顺过渡。 具体的实验方法：水面静止的条件下，由拖车带动敞水试验箱至设定航速，同时调整螺旋桨模型至指定转速（1260rpm），通过螺旋桨动力仪测量得到该航速和桨模转速下的桨模推力与扭矩，然后减速停车，低速退回到起始位置，待水面平静后进行下一航次的试验，如此反复进行，直至桨模推力变为负值，停止试验；换装桨毂，以桨模敞水试验对应的航速与桨模转速进行试验，测量得到轴系及桨毂的摩擦力矩和推力修正值；记录试验当时水温。 1.4.3船模自航试验 船模自航试验采用强迫自航法。针对每一种载况和节能附体组合情况，均进行3个航速下的船模自航试验，分别为1m/s，1.2 m/s，1.4 m/s。对于每一 位航速，均设置4种不同桨模转速，保证该航速下的自航点摩擦阻力修正值F D 于所测得的4个不同桨模转速下的拖力曲线之上。 具体试验方法为：水面静止的条件下，闭合夹具，由拖车带动船模至设定

大工15春《船模性能实验》实验报告及要求 答案

网络教育学院 《船模性能实验》实验报告 学习中心： 层次：专升本 专业：船舶与海洋工程 学号： 学生： 完成日期：

实验报告一 一、实验名称：船模阻力实验 二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。（4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。（5）研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。（6）附体阻力实验;目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。（8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 （1）船模与实船保持几何相似。 （2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。 （3）船模与实船傅汝德数相等。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 激流丝是为了使其在金属丝以后的边界层中产生紊流；称重工作是为了准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？

大工13春《船模性能实验》实验报告和答案

网络教育学院 《船模性能实验》实验报告有，答，案，请。找，Q: 80 00 0 3091 学习中心： 层次： 专业： 学号： 学生： 完成日期：

实验报告一 一、实验名称： 二、实验目的： _____________________________________________________________________ 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 四、实验内容： （一）填写实验主要设备表（表格可以追加）

（二）实验步骤： 五、问题与思考： 1．船模阻力实验结果换算方法之间的区别是什么？ 2．实船摩擦阻力计算中，粗糙度补贴系数是根据什么选取的？

实验报告二 一、实验名称： 二、实验目的： _____________________________________________________________________ 三、实验原理： 1．什么叫螺旋桨敞水实验？螺旋桨敞水实验可以在哪里进行？ 2．简述螺旋桨模型敞水实验必须满足的条件。 3．写出螺旋桨进速系数的公式，及公式中各符号代表的含义。 4．简述螺旋桨敞水性征曲线的概念及其意义。 四、实验内容： （一）填写实验主要设备表

（二）实验步骤： 五、实验数据处理： 螺旋桨敞水试验中，测得推力T=62.2N，扭矩Q=24.4N·m，水的密度ρ=1.03 10 ?kg/3m，螺旋桨的转速n=14r/s, 螺旋桨直径D=0.202m，拖车速度 V=2.08m/s。试求出推力系数、扭矩系数、敞水效率、进速系数。 a

船模性能实验

船模性能实验

《船模性能实验》实验报告 学习中心： 层次： 专业： 学号： 学生： 完成日期：

2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 1）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。 2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC 性能委员会推荐的换算方法。 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 傅汝德假定： ①假定船体的总阻力可以分为独立的两部分，一为摩擦阻力f R ，只与雷诺数有关， 另一个为粘压阻力pv R 和兴波阻力w R 合并后的剩余阻力r R ，只与傅汝德数有关，且适 用比较定律。 ②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。因此， 可以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩擦阻力，通常称为相当平板摩擦 傅汝德换算关系： 3 )(αρρm s fm tm fs ts R R R R -+= 四、实验内容： （一）填写实验主要设备表

（二）实验步骤： （一）船模阻力实验准备 （1）船模制作：船模缩尺比依据水池的长度和航速决定的，船模线型要与实船保持几何相似，表面必须光洁，满足一定的加工精度。船模使用的材料通常是木模，木模不易变形，蜡模成本低。 （2）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。 （3）画水线：按首尾吃水、平均吃水画水线。 （4）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 （5）调整压载的位置：使船模没有横倾，首尾吃水满足规定要求。 （6）安装导航装置：使船模纵中剖面与前进方向一致，纵向和垂向运动不受匀速。 （7）拖点（浮心位置） （8）最后将船模安装在拖车上。 （二）船模阻力实验数据测量 （1）船模速度测量： （a ）根据实船设计航速，确定最高航速，通常比设计航速高2节。 （b ）根据实船长度、速度范围和模型尺度按r F 数相等的原则，确定船模实验速度范围。 （c ）在不同航速下进行拖曳实验。待拖车速度达到稳定匀速时即可进行速度和阻力记录。拖车速度就是船模速度，速度是用数字编码器（光栅盘）测量的。 （2）船模阻力测量：

船模阻力试验的试验装置和数据测量方法及不确定度分析汇总

船模阻力试验的试验装置和数据测量方法及不确定度分析 船模阻力试验需要在船舶拖曳试验池中完成，船舶拖曳试验池是水动力学实验的一种设备，是用船舶模型试验方法来了解船舶的运动、航速、推进功率及其他性能的试验水池，试验是由电动拖车牵引船模进行的。船舶、潜艇、鱼雷、滑行艇、水翼艇，气垫船、冲翼艇、水上飞机和各种海洋结构物等都可在水池中作模型试验。 一、船模阻力试验池结构 船模阻力试验池是进行船模阻力试验的设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。普通船模阻力试验池的主要任务是进行船舶模型的拖曳、阻力性能试验、螺旋桨性能、自航及耐波性等试验。试验池狭而长，配置有拖动设备和测量仪器，以测得船模在不同速度下的阻力值。为避免海水的腐蚀作用，试验池的水都采用淡水。 船模阻力试验池按拖曳船模的方式可分为拖车式和重力式两种。 图1拖车式船模阻力试验池示意图 拖车式船模阻力试验池都装有沿水池两旁轨道上行使的拖车，如图1所示。拖车的用途首先在于拖曳船模保持一定方向和一定速度运动，其次安装各种测量 和记录仪器，例如测定船模拖曳阻力的阻力仪、记录船模升沉和纵倾的仪器以及记录船模速度的光电测速仪等。为便于观察试验现象、拍摄照片和录像，在拖车上还设有观察平台。现代船模阻力试验池的拖车上还配置有计算机数据采集和实 时分析系统，以便迅速地给出试验结果。拖车式船模阻力试验池的优点是：可以采用较大尺度的船模，因此尺度效应较小，试验结果的准确性较高；其次，拖车式船模阻力试验池可以进行广泛的试验，除了船模阻力试验外，还可以进行船舶

重力式船模阻力试验池如图2所示，是早期用于进行小船模阻力试验的简陋 设施。试验时靠重量的下落来拖动船模，当船模达到等速前进时，砝码的重量就 等于船模的阻力，记录船模被等速拖动一定距离所需的时间， 可得到相应的船模 速度。因此重力式船模阻力试验是在给定阻力情况下，测定相应的船模速度。这 种水池仅能进行小船模的阻力试验，无法满足现时对船舶性能研究的需要 ?因此 已某本被淘汰。 为了提高船模阻力试验的精度，对较大尺度船模进行试验，并能更广泛地进 行船舶性能等多方面的试验研究，通常需要建立拖车式船模阻力试验池。 船模阻力试验池的尺度主要由船模的大小和速度而定。此外，还与拖曳设备 的特点、试验的要求等有关，因为水池的长度和拖车的速度实际上对船模的尺度 和速度有一定的限制。船模每次试验时，启动拖车并加速到规定的试验速度， 需 要经过一段加速距离。然后进入匀速段，测量和记录船模的阻力和速度。 最后拖 车开始减速直至停止，需要留有一段减速距离。显然水池的长度大于这三段距离 之和。船模速度越高，贝咯段的距离相应亦要增加，特别是匀速段距离越长，越 易于进行测量和记录。 F r 则可推导出： Re LV 盒—。 对于实船和船模来说： L m gL m - （土卡 亠。 s m L m m 其中：淡水m 1.139 10-6 ；海水s 1.188 10-6，则L s L m 。所以由上述 推导可知保证雷诺数R e 和傅汝德数F r 同时相等是不可能实现的。则船舶阻力试 验是在保持傅汝德数F r 相 正常情况下，船模阻力试验应保证雷诺数 R e 和傅汝德数F r 同时相等，其中 Re Lv ； 推进、船舶耐波性、船舶操纵性以及船舶强度和振动等方面的试验。 图2重力式船模实验池示意图

大工16秋《船模性能实验》实验报告及要求答案(可直接上传)

大工16秋离线答案 网络教育学院 《船模性能实验》实验报告 学习中心： 层次：专升本 专业：船舶与海洋工程 学号： 学生： 完成日期：

实验报告一 一、实验名称：船模阻力实验 二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。（4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。（5）研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。（6）附体阻力实验;目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。（8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 （1）船模与实船保持几何相似。 （2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。 （3）船模与实船傅汝德数相等。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 激流丝是为了使其在金属丝以后的边界层中产生紊流；称重工作是为了准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？

大工19春《船模性能实验》实验报告满分答案

姓名： 报名编号： 学习中心：奥鹏 层次：专升本 专业：船舶与海洋工程 实验1：船模阻力实验 一、实验知识考察 1、简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 答：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。（4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。（5）研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。（6）附体阻力实验;目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。 （8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。（1）船模与实船保持几何相似。 （2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。 （3）船模与实船傅汝德数相等。 2、船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 答：常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC性能委员会推荐的换算方法。

二、实验后思考题 1、船模阻力实验结果换算方法之间的区别是什么？ 答：常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC 性能委员会推荐的换算方法。这两种方法的区别在于对粘性阻力的处理原则不同。 2、实船摩擦阻力计算中，粗糙度补贴系数是根据什么选取的？ 答：实船船体表面比较粗糙，故实船摩擦阻力为其中为粗糙度补贴系数，按不同船长选取。 实验2：螺旋桨敞水实验 一、实验知识考察 1、简述螺旋桨模型敞水实验必须满足的条件。 答：测定单独螺旋桨工作时的特性，通常包括桨的推力系数、扭矩系数和敞水效率。 3、简述螺旋桨敞水实验的实验步骤。 答：（一）敞水实验准备 （1）桨模制作：敞水桨模直径为0.2-0.3m ，通常用巴氏合金、铜合金、不锈钢或铝等合金。桨模精度在0.05mm; （2）将敞水动力仪固定在水池拖车上，预先应进行校验和标定； （3）将桨模安装在敞水动力仪上，叶背向前，浸没深度大于桨径。 （二）敞水实验程序 （1）零航速敞水实验，按预定转速开动敞水动力仪，测t T ，t Q （2）按预定转速开动敞水动力仪，同时开动拖车，使螺旋桨进速系数达到预定值。 （3）当拖车速度稳定时，记录拖车速度a V ，桨转速n ，推力t T ，扭矩t Q ，完成一进速的 实验。 （4）系列变化拖车速度，完成全部实验内容，注意各次之间应有足够的等水时间。 （5）用尺寸、重量相近的假毂代替桨模，重复上述实验，测得敞水动力仪自身的推力s T ，扭矩s Q ，用以进行修正。 二、实验后思考题和计算题 1、螺旋桨敞水性征曲线的意义是什么?

船模阻力

院系工学院理论与应用力学专业班级理论与应用力学12级实验课程流体力学实验 姓名：梁彦豪12309028 指导教师苏炜

船模阻力实验报告书 目录 一、实验摘要 (3) 二、实验背景及工程应用 (3) 三、实验目的要求 (3) 四、实验装置 (3) 五、实验原理 (4) 六、实验方法与步骤 (6) 七、实验数据处理与分析 (6) 八、实验原始数据 (10) 实验日期：2015年6月12日 原创申明：我保证实验数据和实验报告是本人亲自完成。签名：

一、实验摘要 本实验通过测量等比缩小的船模型的航行阻力，再与船模航行速度进行比较以得到船模阻力与速度之间的关系；再通过船模试验结果换算到实船阻力和实船航速之间的关系。 二、实验背景及工程应用 船舶在水面上航行时，会遭受水的阻力作用。如何预测船舶在航行时所遭受的阻力？ 船型和阻力之间的关系如何？这是船舶设计研究需要解决的重要问题。迄今为止，船模阻力实验是确定船舶阻力的最有效的方法。近年来，根据流体力学基本理论研究船舶阻力问题有很大进展，加上电子计算机的广泛应用，使得船舶阻力的理论计算方法有很大发展。 但是，由于船舶阻力问题比较复杂，在理论计算时常需作某些简化假定，故所得结果与实际到底存在多大差别，需要用船模实验结果进行检验，或进行适当的修正。综上所述，船模阻力实验是目前研究船舶阻力最基本有效的方法。 三、实验目的要求 本教学试验的目的是使学生初步掌握船模阻力试验的基本方法和根据船模试验结果换算到实船阻力的基本方法，借以培养学生进行科学试验研究的工作能力。 根据上述目的，本教学试验包括两个方面的内容： 1.测定船模阻力与速度之间的关系。 2.求出实船阻力（有效功率）与航速之间的关系。 四、实验装置 图1为我校试验水池简图。拖车可沿水池两旁的轨道上行走；拖车上装置有控制、驱动系统及有关测量仪器，并载若干名试验人员。图2表示船模与拖车连接的情况，拖曳船模的钢丝通过导轮与阻力仪连接。