《阻力估算》PPT课件.ppt
第七章 阻力近似估算方法,阻力近似估算方法按计算内容可分为两类：一类是直接近似估算总阻力或有效功率；另一类是估算剩余阻力，而用相当平板公式计算摩擦阻力；如果依阻力近似估算方法的表达形式可分为图谱法和回归公式法两种；若根据估算方法的资料来源进行分类，则可分为船模系列资料估算法、归纳实船和船模资料（经验公式）估算法、母型船数据估算法等三类估算方法。,7-1 船模系列试验资料估算法一、泰洛(Taylor)法 泰洛估算法是根据泰洛标准系列船模试验结果整理得到的。其所用母型船虽为军舰(参见6-1)，但也可用于民用船，特别是双螺旋桨客船的阻力估算。,二、陶德(Todd)法(又称系列60),陶德用编号为60的一组不同方形系数母型船模为基础，首先系列变化其浮心纵向位置，然后对不同方形系数的母型船保持其浮心在最佳纵向位置不变，系统地变化L/B、B/d发展成系列60。系列60在民用船中应用十分广泛，在船型研究中常被用作标准船型。陶德法比较适用于估算单螺旋桨运输船的有效功率。由于系列60船型的阻力性能甚好，因而用此法估算的有效功率对一般船来讲往往偏低一些。,陶德法估算阻力的具体步骤与方法,计算依据：线形回归方程标准船型：船长为122m的船计算公式：Pe=(kw)1、计算步骤分析a、CtL=Ct122+SFC,b、Y122=(Ct122-17.3505)/8.3375 c、Y122=a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6+a7x7+a8x8+a9x9+a10 x10+a11x11+a12x12+a13x13+a14x14+a15x15+a16x16(7-9)式中，x1=1；x2=2(L/B-7)/3；x3=2(B/d-3)；x4=10(Cb-0.7)；x5=(xb-0.515)/2.995；x6=x2；x7=x3；x8=x4；x9=x5；x10=x2 x3；x11=x2 x4；x12=x2 x5；x13=x3 x4；x14=x3 x5；x15=x4 x5；x16=x5 x4；系数 a i 列于表7-2中。,d、SFC是船长为L(m)时的摩擦阻力尺度作用的修正值。其可按下式计算：SFC=99.181Cs(Cf L-Cf122)式中 Cf 桑海光滑平板的摩擦阻力系数，亦可按下式计算：e、Cf=0.083(lgRe 1.65)f、Cs 湿面积系数，其回归公式为：Cs=3.432+0.305()+0.443()-0.643 Cb,7-2 归纳实船和船模资料分析（经验公式）估算法,一、艾亚(Ayre)法（或称爱尔法）艾亚曾分析大量船模和实船试验结果，并绘制了用于阻力估算的曲线图表。其适用范围较广，一般对中、低速商船比较适用，也可用于正常尺度的海洋拖轮。按照艾亚法估算得到的是公制有效功率，其数值中包含了单桨船通常具有的舭龙骨、舵等附体阻力以及一般货船的空气阻力，合计约占裸船体阻力的8%。所以对双桨或多桨船的阻力和对极大上层建筑的空气阻力应另加修正。,1艾亚法的基本思想,艾亚法首先规定其所给出的直接估算有效功率数据所对应的“标准船型”；然后根据设计船与标准船型之间的差异逐一进行修正，最后得到设计船的有效功率值。艾亚法规定的标准船型的相应标准参数有：(1)标准方形系数Cbc，可用下列公式表示：单桨船：Cbc1.08-1.68Fr 双桨船：Cbc1.09-1.68Fr,其具体数值如表7-3所列。(2)标准宽度吃水比：B/d 2.0。(3)标准浮心纵向位置xc，其值亦在表7-3中 列出。(4)标准水线长：Lwl1.025Lbp。艾亚法给出的标准船型的有效功率Pe表达式为：Pe=0.735(kw)(7-15),(7-15)式中的系数C0可根据长度排水量系数L/和速长比V/(或Fr)由图7-4查得。这里所用L均为垂线间长，图中的C0值仅适用于标准船型。求得标准船型的C0值以后，根据设计船与标准船型间的差异，按统计分析结果对系数C0进行修正，将修正后的数值代入(7-15)式进行计算即可求得设计船的有效功率值。,2艾亚法估算阻力的步骤,(1)由实际船舶的Fr或V/及L/值在图7-4的曲线上查得相应于标准船型的C0值；(2)根据Fr或V/由表7-3查得对应于标准船型的方形系数Cbc和纵向浮心位置xc；(3)对实船进行修正：与标准船型的参数相比较，应作如下四个修正：方形系数Cb的修正：当Cb Cbc时，l-3Cb C0 当Cb Cbc时，l C0Kbc%。这里C0所增加的百分数Kbc由表7-4查得。,经方形系数修正后的系数值为：C1 C0 l 宽度吃水比B/d的修正：当设计船的B/d 不等于2.0时，则系数C1需另加一个修正值2，并按下式计算：2=-10Cb(-2)%C1(7-17)经方形系数和B/d 修正后的系数值为：C2 C1 2 C0 1 2,浮心纵向位置xc的修正：若实际浮心纵向位置不在标准位置时，应对系数C2 减小一个修正量 3：3 C2 Kxc%(7-18)这里减小百分数Kxc由表7-5(a)或表7-5(b)查得。经Cb，B/d 和xc修正后的系数值为：C3 C2 3 C0 1 2 3这里要注意，如果实际的Cb大于标准的Cbc，则浮心纵向位置xc的修正量 3与方形系数的修正1是不累计的，而是：若 3 1，则免去对xc的修正，即令 3 0；若 3 1，则将 31作为对xc的修正量。,水线长度Lwl的修正：对于实际水线长Lwl大于或小于标准水线长度，则应将系数C3增加或减小一个修正量 4：4=C3(7-19)这样最后经过水线长度修正后的系数值为：C4 C3 4 C0 1 2 3 4,3实际设计船的有效功率,Pe=0.735(kw)(7-20)这里Pe是计入8%的附加阻力在内的有效功率，其相应的裸船体有效功率为：Peb Pe/1.08,7-3 母型船数据估算法,一、海军系数法1.对摩擦阻力的近似处理(1)对于形状近似的船，湿面积大致与排水量的2/3次方成比例，即S；(2)对两形状相近，且大小、速度略等的船，则可认为两者的雷诺数Re 相近，故近似取Cf(Re)等于常数。这样两船的摩擦阻力为：Rf V,2对剩余阻力的近似处理,(1)同样，对形状近似的两船，认为S；(2)又若在低速或傅汝德数相近时，则近似有 Cr(Fr)等于常数，这样两船的剩余阻力可以表 达为：Rr V,由(7-2la)和(7-21b)式，得总阻力和有效功率分别为：Rt=Rf+Rr V Pe V,(7-22)或写成：Ce=(7-23)其中，为排水量(t)，V 为航速(kn)，Ce称为海军系数，显然对于船型近似，尺度和航速略同的船，它们的海军系数大致相同。,
