§2-1邊界層和摩擦阻力一、平板邊界層

1、邊界層厚度

1影響邊界層厚度的主要因素有：來(lái)流速度v、距板前單點(diǎn)O的距離x和流體的粘性（運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)）。邊界層厚度取決于有這三個(gè)物理量所組成的無(wú)量綱數(shù)2、邊界層內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)

2將流體劃分為截然不同的兩部分，并分別加以處理。（1）界層外面視為理想流體，可用勢(shì)流理論來(lái)解決；（2）界層內(nèi)部則視為真實(shí)流體，需用邊界層理論來(lái)求解。4、邊界層理論的重要意義

3若平板如上圖所示，則平板摩擦阻力系數(shù)為：51）在相同來(lái)流條件下，紊流邊界層內(nèi)速度梯度較大，摩擦切應(yīng)力較層流情況大，摩擦阻力系數(shù)也較大。2、摩擦阻力的主要特性6當(dāng)來(lái)流速度不變，由x增大引起雷諾數(shù)增大時(shí)，界層厚度增加，邊界層內(nèi)速度分布的豐滿度減小。摩擦切應(yīng)力和局部摩擦阻力系數(shù)均隨雷諾數(shù)增大而減小。2）雷諾數(shù)對(duì)摩擦阻力的影響當(dāng)x一定，由v增大引起雷諾數(shù)增大時(shí)，界層厚度減薄，邊界層內(nèi)速度分布的豐滿度增大。摩擦切應(yīng)力隨雷諾數(shù)增大而增大。當(dāng)雷諾數(shù)增大時(shí)，摩擦阻力系數(shù)和局部摩擦阻力系數(shù)均隨之減少。7如果流體介質(zhì)給定，當(dāng)界層內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)固定時(shí)，則摩擦切應(yīng)力為常數(shù)。顯然板長(zhǎng)為L(zhǎng)的平板摩擦阻力的值正比于平板的濕面積。3）摩擦阻力與平板濕面積的關(guān)系這一結(jié)論對(duì)研究船體形狀以減小濕面積從而降低摩擦阻力具有實(shí)際意義。8§2-2平板摩擦阻力系數(shù)計(jì)算公式所謂相當(dāng)平板，就是具有相同運(yùn)動(dòng)速度、相同長(zhǎng)度、相同濕表面積的平板和船體的摩擦阻力相同。但實(shí)際船體表面不是平板，而是有曲度的，同時(shí)船體表面還有粗糙度等。因此，用相當(dāng)平板理論計(jì)算得到的摩擦阻力與實(shí)船的摩擦阻力有差異。目前還沒(méi)有直接計(jì)算船體摩擦阻力的可靠公式，工程上主要采用相當(dāng)平板理論確定船體摩擦阻力。10一、光滑平板層流摩擦阻力系數(shù)公式

二、光滑平板紊流摩擦阻力系數(shù)公式

1、速度為指數(shù)的計(jì)算公式

113）休斯公式

3、平板摩擦阻力的普遍公式

13三、1957ITTC公式

四、過(guò)渡流平板摩擦阻力計(jì)算公式

14§2-3減少摩擦阻力的方法一、減小船體濕表面積由于摩擦力的大小正比于船體濕表面積，因此船型參數(shù)、特別是主尺度的確定要適當(dāng)。

二、減小船體表面粗糙度

三、控制邊界層

四、采用聚合物溶液降阻劑及仿生學(xué)研究

151）有線型圖時(shí)

2）無(wú)線型圖時(shí)，利用近似公式計(jì)算

17（1）荷蘭瓦根寧船池經(jīng)驗(yàn)公式

（2）我國(guó)長(zhǎng)江船型的近似公式計(jì)算

（3）交通部船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所的江船公式

18（4）利用桑地圖譜

19§2-5粘壓阻力的成因與特性一、船體粘壓阻力產(chǎn)生的原因

粘壓阻力產(chǎn)生的原因是由于粘性作用和物體后部的縱向壓力梯度。21二、粘壓阻力特性

1、粘壓阻力與后體形狀的關(guān)系

如果船舶的后體收縮較緩和，則沿曲面的流速變化較緩慢，因而縱向正壓力梯度較小，分離現(xiàn)象可以推遲，甚至避免。物體后部形狀是影響粘壓阻力的主要因素。

222、粘壓阻力與前體形狀的關(guān)系

如果船舶的前體過(guò)于肥短，流線擴(kuò)張很快，流速增加快，在最大剖面處的速度很高，而壓力會(huì)降得很低，使得后體范圍的正壓力梯度增加，流動(dòng)急劇減速，因此粘性阻力將增大。舭渦的產(chǎn)生使船首底部形成低壓區(qū)，造成埋首現(xiàn)象，還會(huì)增加阻力。233、界層內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)對(duì)粘壓阻力的影響層流比紊流更容易分離，分離點(diǎn)比較靠近前端，分離區(qū)較大，因而粘性阻力比紊流情況為大25三、降低粘壓阻力的船型要求1、應(yīng)注意船的后體形狀。2、應(yīng)避免船體曲率變化過(guò)大。3、前體線型應(yīng)予適當(dāng)注意。四、船體粘壓阻力