2015船舶阻力3兴波阻力详解.pptx
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1、船舶阻力(3)兴波阻力船舶与海洋工程专业课程主要内容兴波阻力的来源船行波破波船行波与船一起运动的波从船上视角来看,波是定常的在绝对坐标系下,是不断向外传播的船行波波浪基本理论波面方程随着时间推移,波峰向x增大的方向移动即波向x增大的方向传播波幅:A;波高:H=2A波数:k(k=2)角频率:(T=2)船行波波浪基本理论色散关系推导得波速、波长、周期已知周期T,求波速、波长已知波长,求波速、周期已知波速U,求波长、周期船行波波浪基本理论已知波浪水池中需造波波长10米,则造波器的运动周期T需要多少?水足够深船行波波浪基本理论海洋观测中发现,浮标的振动周期约为5.5s,则该海域波浪波长和波速分别是多少
2、?船行波波浪基本理论已知某货船船长150米,航行速度25Kn,则它形成的船行波的波长多少?用船行波波长和船长表示的Fr是多少?船行波波浪基本理论势函数速度分量船行波波浪基本理论压力分布拉格朗日积分忽略速度(高阶小量)船行波波浪基本理论波浪能一个波长内的动能(宽度b)船行波波浪基本理论波浪能一个波长内的势能(宽度b)动能+势能船行波波浪基本理论波浪能传播速度(平均速度)一个周期内通过某截面的波浪能占一个波长内总波能的比例即波浪能传播速度与波速之比一个周期内压力对通过该截面的流体做功船行波波浪基本理论波浪能传播速度(平均速度)船行波波浪基本理论波浪能传播速度(平均速度)船行波船行波的形成原理假想船
3、静止,水流以速度V流向船舶在船的前方形成一个前驻点根据伯努利方程,速度降低,势能增加但并非完全静止,有向上运动的趋势动能没有完全转化为势能船行波船行波的形成原理惯性作用下,继续抬升此时已经超过前驻点A因而最高点总在首柱之后船行波船行波的形成原理在重力作用下,抬升的水位还会跌落如此往复运动,形成波浪船行波是重力波船行波船行波的形成原理Kelvin(凯尔文)波单压力点在水面匀速直线运动的波形包含了横波与散波凯尔文角1928船行波船行波的形成原理船行波是一系列波的合集主要有船首压力兴波和船尾压力兴波两个压力兴波都是减速引起的减速后,压力必然升高船尾压力为什么会升高?船行波船行波的形成原理首尾波系的干
4、扰组分:船首横波,船首散波船尾横波,船尾散波主要是首尾横波的干扰有利干扰不利干扰船行波船行波的形成原理首尾波系的干扰首尾波峰间距不一定与船长相等为什么首尾横波波长相等?q影响干扰的效果如果波系加强,则为不利干扰如果抵消,则为有利干扰船行波船行波的形成原理首尾波系的干扰与Fr数的关系船行波船行波的形成原理首尾波系的干扰(傅汝德实验)随着船长增大,兴波阻力呈波动随着船长增大,兴波阻力的波动峰值减小这是因为船首横波向后传递的过程中衰减兴波阻力分析兴波阻力与波能的关系兴波阻力做功提供波能也可以说:兴波阻力做功提供新增波的能量新增波波能从哪里来的?在船行前方无波随着船的航行,新的波出现新增波波能来自于一
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