船舶阻力与推进课程设计

（一）设计要求及船体主要参数

设计要求：

航速：V=14.24 kn；排水量：Δ=16694 t 船体主参数：

船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途远洋货船。 利用海军系数法，根据母型船主参数估算设计船体，如下：

排水量Δ 设计水线长LWL 垂线间长LPP 型宽B 型深H 设计吃水T 桨轴中心距基线ZP 方形系数CB 单位 t m m m m m m 母型船 20800 144.20 140.00 21.80 12.50 8.90 2.95 0.743 设计船 16694 134.01 130.01 20.26 11.62 8.27 2.74 0.725

（二）船舶阻力估算及有效马力预报

2.1 有效马力预报

母型船的有效功率数据如下：

航速 有效功率PEm/hp

Vm/kn 满载 压载 12 2036 1779 13 2655 2351 - 1 -

14 3406 3007 15 4368 3642 16 5533 4369 17 7017 5236

110%满2239 载 根据海军系数法对航速以及有效功率进行变换： 公式：Vm=(?m) ； P变换如下： Vm(kn) V(kn) 满载 PEm(hp) 压载

船舶阻力与推进 第二章

主要复习粘性阻力理论，要求大家掌握一个基本概念和减小粘性阻力的方法，包括减小摩擦阻力和减小粘压阻力。基本概念比如说什么是边界层？大家要知道理想流体中它的运动粘压系数是0对吧，那么它的雷诺数就是无穷大，所以呢它的边界层支撑厚度也是0。在这样一些极端的情况下要知道。雷诺数的定义，公式一定要掌握住，考试是不会给大家的，还有牛顿内摩擦定律。船体边界层与平板边界层的区别。第一个呢船体边界层外缘的流速不同，船体有一个曲面，所以呢它和平板的差别就在于各点的速度不同，速度不同压力就不同。船中的压力较低，船尾的较高，所以呢它有一个纵向的压力梯度。正因为有了压力梯度产生了摩擦倾力，还有界层内的纵向压力分布不同。然后要求大家掌握几个平板摩擦阻力公式，一共4个。第一个桑海公式，第二个柏兰特-许立汀公式，第三个休斯公式，第四个1957 ITTC公式。这四个公式有什么特点呢，基本形式是一样的，分母都包含一个雷诺数，所以在计算时首先要计算雷诺数，那么雷诺数怎么计算呢？一个是速度，一个是特征尺寸，还有一个是运动粘压系数。还要求大家掌握相当平板假定，实体船或模型船的摩擦阻力等于其同长度、同速度、同矢表面积的光滑平板摩擦阻

五、计算题（每小题 10 分，共 20 分）

1. 已知某内河船船模长4m，湿面积4.6m2，缩尺比α=36，在试验水池中速度为1.8m/s时测得总阻力为3.6kgf，求：实船相应航速、总阻力、有效马力（摩擦阻力按1957ITTC公式；不考虑粗糙度补贴，ν=1.3064*10-6m2/s，ρ=999.63kg/m）

解：傅如德换算关系：Rts=Rfs+（Rtm-Rfm）α3 Vs=α0.5Vm=6*1.8=10.8m/s Ss=Sm*α2=4.6*36*36=5961.6 Re=VL/v Res=VsLs/v=10.8*100*10-6/1.3064=8.267*108 Rem=VmLm/v=1.8*4*10-6/1.3064=5.511*106 Cfs=0.075/（lgRe-2）2 = 0.001567

2

Cfm=0.075/（lg

第一章 总论

1.什么是“船舶快速性”？船舶快速性研究的主要内容有哪些？

2.为什么船舶快速性问题，通常分成“船舶阻力”和“船舶推进”两部分来研究？ 3.简述水面舰船阻力的组成，及每种阻力的成因？ 4.简述船舶阻力分类方法。

5.什么是船舶动力相似定律？研究船舶动力相似定律有何意义？

6.在什么条件下，任意2条形似船，只要它们的Re和Fr相等，则它们有相同的总阻力系数？ 7.已知某远洋货轮的水线长152m，设计航速16.45kn，制作长为3.04m的船模，进行阻力试验。分别求满足粘性力、重力相似条件的船模速度（假定实船与船模的流体运动粘性系数相同）？

8.某舰设计水线长L=84.4m，湿面积S=728m2，航速Vs=34kn。今用α=40的船模在重力相似条件下进行阻力试验，测得水池温度t=12℃(淡水)。试求： 1）相应的船模速度Vm(m/s)?

2）此时实船及船模的雷诺数各是多少？

3）若测得该相应速度时船模的兴波阻力为Rwm=0.52kgf，试求该舰（在15℃海水）的兴波阻力Rws？

第二章 粘性阻力

1. 实际工程中是怎样处理船舶粘性阻力的？

2. 试述流体流态、雷诺数、船体湿面积对摩擦阻力的影响。 3. 船体表面边界层与平板边界层有哪

《船舶设计原理》课程设计

船舶设计原理课程设计

学 院

第一章 绪论 概述

课程设计技术任务书

课程设计的主要工作内容和基本要求

方案构思 1.课程设计题目：一艘78000吨巴拿马散货船的船型方案主尺度的设计 2.应完成的项目：(见文件船舶设计原理课程设计2)

1

《船舶设计原理》课程设计

（1）总体设计方案构思 （2）船舶主尺度及排水量确定 （3）船舶性能和平衡校核确定 （4）编写课程设计说明书 3.参考资料以及说明：

母型船：76000DWT 散货船 续航力和油耗：

续航力为 23000nmile （C.S.O.航速下） 油耗为 （C.S.O.航速下） 主机功率转速和航速：

S.M.C.R. 8833 kW 105 r/min 16.0 kn C.S.O. 7950 kW 101.4 r/min

要求：78000DWT散货船，设计航

基于CFD的船舶阻力计算与预报研究

船舶阻力是影响船舶快速性的重要内容之一。阻力性能良好的船舶

可以提高运输效率，节约能源，也直接关系到船舶的经济性能。船舶阻

力性能评估是船型优化的重要依据，阻力的预报方法也一直是船舶工程

届永恒的研究主题之一，因此船舶阻力计算和预报研究同时具有重要的

学术意义和工程实用价值。

本文系统地回顾和总结了船舶阻力理论计算的发展历程和研究进

展，详细介绍了当前国内外船舶CFD的发展趋势和阻力预报方法，采用

CFD理论计算手段，基于层流、湍流等理论对航行船体的阻力进行了计

算和试验验证，对理论计算中获得的船体压阻力、黏性阻力进行了剥离、

分析，与模型试验中获得的剩余阻力等各成分进行了比较和分析，对船

体壁面粗糙度对阻力影响进行了探讨，提出基于CFD理论的实船阻力预

报方法。

本文创新性地采用了压阻力、黏性摩擦阻力的剥离、分析的方法进

行船舶阻力预报研究。研究表明：模型尺度下采用湍流黏性理论模拟计

算可以获得与模型试验结果相比相当不错的结果，但模拟计算比较耗时；

基于层流黏性理论模拟计算得到的船体黏性阻力不够准确，但计算模拟

的时间较短，能捕捉到准确的自由面形状；对模型尺度与实船尺度的渔

政船在黏性流计算中的压阻力系数进行比较讨论可知，两者相差不大；

高航

一、从附件中“邦戎曲线275”得到母型船邦戎曲线 二、从母型船邦戎曲线得到母型船横剖面面积曲线SAC

三、将母型船横剖面面积曲线无因次化

面积的数值除以Am，将长度方向的数值除以Lpp/2。得到如下图所示的SAC曲线

四、根据母型船确定设计船的主要要素

垂线间长 总长 型宽 最大吃水 设计吃水 方形系数 菱形系数 Xb 母型船 27.5m 29.46m 5.2m 2.1m 1.35m 0.45 0.598 -0.576m 设计船 27.2m 28.8m 5.4m 2.15m 1.38m 0.459 0.610 -0.553m 五、用“1-Cp”法得到设计船的横剖面面积曲线

将SAC曲线用AutoCAD绘出，通过region及massprop语句可

求得： 母型船的前体棱形系数 Cpf0=0.5458 母型船的后体棱形系数 Cpa0=0.6464

设计船的前体棱形系数 Cpf=0.610+2.25× (-0.53/27.2)=0.5642 设计船的后体棱形系数 Cpa=0.610-2.25×(-0.53/27.2)=0.6557 面积曲线前后体棱形系数变化量

dCpf = Cpf - Cpf0 =0.5642-0.

基于CFD的船舶阻力计算与预报研究

船舶阻力是影响船舶快速性的重要内容之一。阻力性能良好的船舶

可以提高运输效率，节约能源，也直接关系到船舶的经济性能。船舶阻

力性能评估是船型优化的重要依据，阻力的预报方法也一直是船舶工程

届永恒的研究主题之一，因此船舶阻力计算和预报研究同时具有重要的

学术意义和工程实用价值。

本文系统地回顾和总结了船舶阻力理论计算的发展历程和研究进

展，详细介绍了当前国内外船舶CFD的发展趋势和阻力预报方法，采用

CFD理论计算手段，基于层流、湍流等理论对航行船体的阻力进行了计

算和试验验证，对理论计算中获得的船体压阻力、黏性阻力进行了剥离、

分析，与模型试验中获得的剩余阻力等各成分进行了比较和分析，对船

体壁面粗糙度对阻力影响进行了探讨，提出基于CFD理论的实船阻力预

报方法。

本文创新性地采用了压阻力、黏性摩擦阻力的剥离、分析的方法进

行船舶阻力预报研究。研究表明：模型尺度下采用湍流黏性理论模拟计

算可以获得与模型试验结果相比相当不错的结果，但模拟计算比较耗时；

基于层流黏性理论模拟计算得到的船体黏性阻力不够准确，但计算模拟

的时间较短，能捕捉到准确的自由面形状；对模型尺度与实船尺度的渔

政船在黏性流计算中的压阻力系数进行比较讨论可知，两者相差不大；

高航

《船舶快速性》：上篇《船舶阻力》思考题及参考答案

第一章 绪 论

一、名词解释

兴波阻力、摩擦阻力、粘压阻力、雷诺定律（粘性阻力相似定律）、傅汝德定律（兴波阻力相似定律、重力相似定律）、全相似定律、形似船、相应速度、傅汝德比较定律、相当平板假定、傅汝德假定

二、问答题

1、根据船体周围流体的流动状态分析阻力的成因及分类？

（船舶在水中航行时，其周围流场产生哪些物理现象？它们与阻力有何关系？） （船舶阻力为何要划分几种不同的阻力成分，如何划分？）

2、总阻力中各阻力成分随Fr数的变化（不同航速的船）大致占总阻力的百分数是多少？ 3、在船模试验时，为什么实船与船模之间不能实现全动力相似？ 4、傅汝德比较定律是如何推导出来的？ 5、傅汝德假定的根据是什么？其有什么局限性？ 6、傅汝德换算关系式是如何推导出来的？ （在船模试验中，如何计算实船的阻力？）

第二章 粘性阻力

一、名词解释

边界层、界层边界、尺度效应（尺度作用）、普遍粗糙度、局部粗糙度、傅汝德法（二因次换算法）、三因次换算法、形状因子（形状因素）、形状系数

二、问答题

1、在计算船体摩擦阻力时，为什么要引入“相当平板”概念？ 2、船体周围的边界层与平板的有何不同？

3、影响边界层

《船舶推进》复习思考题

《船舶推进》

第一章 概述

1、推进器的种类？原理？

2、推进效率？推进系数？ 主机马力：

船后收到马力： 船体有效功率

传送效率/轴系效率

推进效率/似是推进系数 推进系数 第二章 螺旋桨的几何特性

按照系列图谱资料，至少要确定哪些几何参数就可确定螺旋桨的形状？

等螺距螺旋桨在不同半径处的螺距角是否相等？随着半径的增加，螺距角是增加还是减少？

等螺距螺旋桨和变螺距螺旋桨的螺旋面是怎样形成的？

为什么桨叶一般具有侧斜和纵斜？

桨叶上辐射参考线OU的含义是什么？

第三章 螺旋桨基础理论及水动力特性

1、理想推进器作为发生推力的工具来说，其理想效率为什么不可能等于

1？

理想推进器与理想螺旋桨理论的物理模型是怎样假设的？

2、试用理想推进器理论说明下列问题:

（1） 为什么内河船常采用双桨而较少采用单桨？

（2） 当船舶吃水受限时，为什么常采用隧道型尾？

1

《船舶推进》复习思考题

（3） 拖轮拖带时其螺旋桨的效率为什么较自航船的低？

（4） 在一般船上为什么不采用空气螺旋桨的推进方式？

（5） 导管螺旋桨为什么可提高效率？

1、根据理想推进器理论，进器效率应从何着手？

2、说明下列效率的意义和区别:

理想