utun远后V∞方盘面VRV0VA+ua1VA+uaββ远前方ωr-uωr-uωrtt1VA
?
ua?ut?r?VAut2 u?a2? 两个阴影部分三角形相似
则?CAB??DFE0
0又?ABC?90 则?CAB??ACB?90
CBEF??DFE??BCF ? ?BCF??ACB?900 即 ?ACF?900 ? AC?DF 即un垂直于VR
六、论述题（每小题 10 分）
1. 如何利用P理论预测船舶兴波干扰。
答：兴波长度可以表示为：
3mL?CPL??4又?
mL?(n?q)?
3 4? CPL??(n?q)?当q当q故对应于有利干扰和不利干扰分别为：
?0.5时，有利干扰： CPL?0时，不利干扰： CPL1??n?4
3??n?4
P 定义为船速v与波长为CPL的波速之比，即
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P?vgCPL2??g?2?gCPL2???CPL
可得对应于波阻峰点和波阻谷点的P 值分别为：
波阻峰点： P ?1(n?3)4?4,4/5,4/9,4/13,?
=2.00，0.895，0.666，0.556，? 波阻谷点： P ?1(n?1)4?4/3,4/7,4/11,4/15,?
=1.15，0.756，0.604，0.517，?
一般情况下，根据所设计船的参数v、Cp和L可以计算得到相应的P 值，以此判别该船是处于有利干扰或不利干扰。
2. 试述船模阻力试验中，影响试验结果的因素有哪些？
答： 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，从而使换算得到的实船阻力亦将不同，其主要原因为： （1）试验本身的一些影响因素
① 试验假设所引起的误差，这方面的误差是不可避免的； ② 试验本身所引起的误差，如水池壁面的干扰等 （2）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。因为船模试验并不满足雷诺数相等的条件，
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。 3. 试述螺旋桨的设计问题和设计方法。
答：（1）螺旋桨的设计问题可分为两类，即初步设计和终结设计。
螺旋桨的初步设计是指：已知船速，有效马力，根据选定的螺旋桨直径确定螺旋桨的最佳转速、
效率、螺距比和主机马力或者已知船速，有效马力，根据给定的转速确定螺旋桨的最佳直径、效率、螺距比和主机马力。
螺旋桨的终结设计是指：主机马力和转速决定后，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。具体的讲就是：已知主机马力、转速和有效马力曲线，确定所能达到的最高航速、螺旋桨直径、螺距比及效率。
（2）目前设计船用螺旋桨的方法有两种，即图谱设计法及环流理论设计法。
图谱设计法就是根据螺旋桨模型敞水系列试验绘制成专用的各类图谱来进行设计。而环流理论设计法是根据环流理论及各种桨叶切面的试验或理论数据进行螺旋桨设计。
4. 何谓理想推进器？何谓理想螺旋桨？为什么理想螺旋桨的效率低于理想推进器的效率？ 答：（1）理想推进器：
假定：① 推进器为一轴向尺度趋于零，水可以自由通过的盘，此盘可以拨水向后；
② 水流速度和压力在盘面上均匀分布； ③ 水为不可压缩理想流体。
不同尺度的船模由于雷诺数不同，将导致其边界层的流动状态有所不同，边界层的相对厚度也不同。
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根据这些假设得到的推进器为理想推进器。 （2）理想螺旋桨：应用理想推进器理论的螺旋桨成为理想螺旋桨。
（3）理想推进器的效率等于有效功率和消耗功率的比值。即理想推进器的效率为
?1A?，其中，VA为推进器在静水中的速度，ua为无限远处速度增量。 VA1VA?ua2而对于理想螺旋桨，由于其诱导速度具有正交性，所以理想螺旋桨的效率为?1??1A??1T，
式中，?1A即为理想推进器效率，也可称为理想螺旋桨的轴向诱导速度。?1T称理想螺旋桨的周向诱导效率。
所以理想螺旋桨的效率小于理想推进器的效率。
5. 试述宽度吃水比对船舶总阻力的影响。 答：B/T的几何意义是表征船体的扁平程度。
（1）对摩擦阻力的影响：讨论宽度吃水比对摩擦阻力的影响，亦即讨论宽度吃水比变化对湿面积的影响。
根据试验资料可知，宽度吃水比的变化对湿面积的影响很小，所以B/T对摩擦阻力的影响很小。 （2）对剩余阻力的影响：要看B和T分别影响的大小而定。一般认为船宽增大时，船体的散波波高增大；吃水增加时，横波的波高增大。而改变B/T是有两者相反变化而得。因此两者对兴波得影响，反映在剩余阻力有相反得影响。由泰勒试验结果可知，随着B/T减小，剩余阻力趋于减小，但在有得速度范围内反而增加。
（3）对总阻力得影响：由上述可知，B/T对总阻力将有影响，但是这种影响作用往往是不大得。 6. 证明：理想推进器盘面处的轴向诱导速度
证明：
ua1为无限远处轴向诱导速度ua的一半。
盘面处（）
单位时间内流过推进器盘面的流体质量为：m?AA断面流入的动量为：?A0(VACC断面流出的动量为：?A0(VA?A0(VA?ua1)
?ua1)VA ?ua1)(VA?ua)
??A0(VA?ua1)ua ---------------（1）
根据动量定理，推进器产生的推力为：Ti在盘面远前方和紧靠盘面处应用伯努利方程：
p0?11?VA2?p1??(VA?ua1)2 2201226 船舶阻力与推进试卷 第 19 页（共 6 页）
p1?p0?11?VA2??(VA?ua1)2 22在盘面远后方和紧靠盘面处应用伯努利方程：
p0?11???(VA?ua1)2 ?(VA?ua)2?p12211??p0??(VA?ua)2??(VA?ua1)2 （2分） p122盘面前后的压力差即为推进器的推力，可得：
1??p1)A0??A0(VA?ua)ua ---------------（2） Ti?(p12比较（1）、（2）两式可得：ua1?1ua 2即理想推进器盘面处的增量为全部增量的一半。
7. 试述由于排水量变化所引起的排水量长度系数变化对船舶总阻力的影响。 答：排水量长度系数
??0.01L??3又称修长系数，代表了船舶的瘦长程度。
由排水量变化，讨论的影响，即L一定时讨论排水量变化对总阻力的影响。
3?0.01L?① 对摩擦阻力的影响：因为在一定船长时，
Rt?随
S而变，并且： ?RtS?L1，由此知增大排水量，即排水量长度系数增加时，单位排水量摩擦阻力将减???????小。
② 对剩余阻力的影响：同样，当船长不变时，增大排水量是由同时增大船宽和吃水实现的。因此不③ 对总阻力的影响：排水量长度系数对总阻力的影响同样取决于摩擦阻力和剩余阻力中哪一项的影响占主要地位。显然，对于低速船来说，摩擦阻力在总阻力中占主要成分，总阻力变化很大程度上取决于摩擦阻力的变化。而对于高速船来说，由于剩余阻力在总阻力中占重要比重，所以一般来说，排
水量长度系数减小时，单位排水量的剩余阻力将下降，单位排水量的总阻力也是下降的。 8.试述设计螺旋桨时应考虑哪些问题？
答：为了设计出最合理的螺旋桨，设计者必须从推进效率、空泡、振动及强度等方面作通盘考虑。 （1）螺旋桨数目：选择螺旋桨数目必须综合考虑推进性能，振动、操纵性能及主机能力等各方面的因素，而这些因素之间常有矛盾现象，因此应根据各类船舶的不同特点来选取。通常按照母型船来选取螺旋桨数目。
（2）螺旋桨叶数的选择：叶数的选择应该根据船型、吃水、推进性能、振动和空泡等多方面加以考虑。一般认为，若螺旋桨的直径及展开面积相同，则叶数少者效率常略高，叶数多者因叶栅干扰作用增大，故（3）螺旋桨直径：一般来说，螺旋桨直径越大，转速越低者效率越高，但直径受到船的吃水和尾框间隙
但兴波阻力将增加，而且由于船型变肥，粘压阻力也随之增大，剩余阻力必然增大
效率下降。但叶数多者对减小振动有利，叶数少者对避免空泡有利。
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