1、中山大學(xué)本科生實(shí)驗報告書院 系 工學(xué)院應(yīng)用力學(xué)與工程系 專業(yè)班級 理論與應(yīng)用力學(xué)10級 實(shí)驗課程 實(shí)驗流體力學(xué) 姓 名 程彬 學(xué) 號 實(shí)驗地點(diǎn) 中山大學(xué)工學(xué)院流體實(shí)驗室 實(shí)驗時間 2013年 6 月 7 日 指導(dǎo)教師 蘇煒 船模阻力實(shí)驗船舶在水面上航行時，會遭受水的阻力作用。如何預(yù)測船舶在航行時所遭受的阻力？船型和阻力之間的關(guān)系如何？這是船舶設(shè)計研究需要解決的重要問題。迄今為止，船模阻力實(shí)驗是確定船舶阻力的最有效的方法。近年來，根據(jù)流體力學(xué)基本理論研究船舶阻力問題有很大進(jìn)展，加上電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使得船舶阻力的理論計算方法有很大發(fā)展。但是，由于船舶阻力問題比較復(fù)雜，在理論計算時常需作某些簡

2、化假定，故所得結(jié)果與實(shí)際到底存在多大差別，需要用船模實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行檢驗，或進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚＞C上所述，船模阻力實(shí)驗是目前研究船舶阻力最基本有效的方法。一、 實(shí)驗?zāi)康暮蛢?nèi)容1. 測定船模阻力與速度之間的關(guān)系。2. 求出實(shí)船阻力（有效功率）與航速之間的關(guān)系。二、 實(shí)驗方法圖1為我校試驗水池簡圖。拖車可沿水池兩旁的軌道上行走；拖車上裝置有控制、驅(qū)動系統(tǒng)及有關(guān)測量儀器，并載若干名試驗人員。圖2表示船模與拖車連接的情況，拖曳船模的鋼絲通過導(dǎo)輪與阻力儀連接。圖1試驗時，預(yù)先根據(jù)實(shí)船速度Vs，按相似定律確定船模速度Vm，式中，稱縮尺比。圖2拖車起動，并通過剎船架夾住船模一起加速，當(dāng)拖車達(dá)到所要求速度下等速前進(jìn)時

3、，松開剎船架，此時拖車通過鋼絲拖著船模前進(jìn)，由阻力儀器測出鋼絲拖力（也就是船模阻力Rtm），并同時用測速儀測量拖車速度（也就是船模速度Vm）。記錄完畢，剎住船模，拖車減速，剎車，退回原處，這就完成了一個速度點(diǎn)的試驗。重復(fù)上述過程，直到得到完整的一條阻力曲線。三、 由船模試驗結(jié)果換算到實(shí)船阻力的方法由船舶阻力理論已知，船舶在航行時遭受的總阻力可分為摩擦阻力、形狀阻力和興波阻力。船模試驗只能測得其總阻力。目前，阻力換算方法有兩種，其中一種式佛魯?shù)路ǎㄓ址Q二因次法），即假定將船舶總阻力分為摩擦阻力和剩余阻力兩部分，剩余阻力(包括興波阻力和形狀阻力)可以應(yīng)用重力相似定律，而摩擦阻力則與同速度、同長度、

4、同濕面積的平板（稱為相當(dāng)平板）的摩擦阻力相等。根據(jù)這一假定，就可以從船模試驗結(jié)果計算同一佛氏數(shù)時的阻力。換算步驟如下：1. 計算船?？傋枇ο禂?shù)式中，Rtm 船模阻力，牛頓 試驗水池水密度，公斤/米3 船模濕面積，米2 船模速度，米/秒2. 計算船模摩擦阻力系數(shù)。平板摩擦阻力系數(shù)公式很多，目前常用國際水池會議推薦的公式：式中， 船模雷諾數(shù) Lm 船模水線長，米 試驗水池中的水的運(yùn)動粘性系數(shù)，可從水溫表查得3. 計算船模的剩余阻力系數(shù)4. 求實(shí)船的相對應(yīng)速度及實(shí)船剩余阻力系數(shù)。根據(jù)相似定律，實(shí)船與船模佛魯?shù)聰?shù)相等時，剩余阻力系數(shù)相等。由 得 此時 CrsCrm5. 計算實(shí)船摩擦阻力系數(shù)（）式中，

5、實(shí)船雷諾數(shù)。Ls 實(shí)船水線長，米。 水的運(yùn)動粘性系數(shù)，一般取15C時的值通常取實(shí)船粗糙度補(bǔ)貼6. 計算實(shí)船總阻力系數(shù)7. 計算實(shí)船總阻力 （牛頓）式中，Ss 實(shí)船濕面積，米2 水的密度，公斤/米3，一般取15C時的值在工程上，實(shí)船總阻力通常用有效功率表示： (千瓦)以上計算，通常列表進(jìn)行較為方便。四、 實(shí)驗結(jié)果主要參數(shù)：尺度比：50表一. “朝陽”號遠(yuǎn)洋貨輪實(shí)船及船模主要尺度及船型系數(shù)參數(shù)水線長(m)型寬(m)設(shè)計吃水(m)排水體積(m3)濕表面積(m2)方形系數(shù)實(shí)船152.020.48.21650040750.649船模3.040.4080.1640.1321.630.649船模阻力實(shí)驗記錄

6、表：船模編號： 1 船模排水量： 0.132m3 船模吃水： 0.164 激流方法： 拖車拖動 使用儀器：拖車、船模 試驗水深： 3m 試驗水溫： 24.5 船模材料：_塑料_ 試驗者： 程彬 指導(dǎo)老師： 蘇煒 日期：_2013-6-6 次數(shù)預(yù)設(shè)速度（m/s）實(shí)際速度（m/s）測量阻力（Kg）實(shí)際阻力（Kg）實(shí)際阻力（N）10.70.7056-2.010.21.9620.90.9048-1.920.292.84231.11.1031-1.790.424.11641.31.3007-1.610.65.8851.51.4982-1.021.1911.66261.61.5962-0.551.6616.268 實(shí)船有效功率計算表：實(shí)船速度（m/s)實(shí)船摩擦阻力系數(shù)剩余阻力系數(shù)實(shí)船粗糙度補(bǔ)償實(shí)船總阻力系數(shù)實(shí)船總阻力(N)實(shí)船有效功率（KW）4.99E+001.62E-039.22E-044.00E-042.94E-031.53E+057.64E+026.40E+001.57E-035.37E-044.00E-042.51E-032.14E+051.37E+037.80E+001.53E-035.67E-044.00E-042.50E-033.18E+052.48E+039.20E+001.50E-037.90E-044.00E-042.69E-034.76E+054.38E+031.