流體力學(xué)習(xí)題及答案第八章

1、1第八章第八章相似理論相似理論81說明下述模型實(shí)驗(yàn)應(yīng)考慮的相似準(zhǔn)數(shù)。說明下述模型實(shí)驗(yàn)應(yīng)考慮的相似準(zhǔn)數(shù)。（1）風(fēng)洞中潛艇模型試驗(yàn)；（）風(fēng)洞中潛艇模型試驗(yàn)；（2）潛艇近水面水平直線航行的阻力試驗(yàn)。）潛艇近水面水平直線航行的阻力試驗(yàn)。答：（1）風(fēng)洞中潛艇模型試驗(yàn)：由于在空氣中不需要考慮興波問題，因此僅考慮數(shù)即Re可；（2）潛艇近水面水平直線航行的阻力試驗(yàn)：潛艇近水面航行時(shí)有興波問題，因此需要考慮數(shù)和數(shù)。ReFr82實(shí)船長(zhǎng)實(shí)船長(zhǎng)100m，在海中

2、航速，在海中航速20kn，需要確定它的興波阻力和粘性阻力。試根據(jù)相似理論，需要確定它的興波阻力和粘性阻力。試根據(jù)相似理論分別討論如何在風(fēng)洞中和船模水池中進(jìn)行船模試驗(yàn)。分別討論如何在風(fēng)洞中和船模水池中進(jìn)行船模試驗(yàn)。答：（1）首先在風(fēng)洞中試驗(yàn)，確定粘性阻力系數(shù)。即滿足模型雷諾數(shù)和實(shí)船雷諾數(shù)相等的條件：，或?qū)懗桑海籹mReRe?sssmmmVLVL???其中：是模型的長(zhǎng)度，是模型的速度，是空氣的粘性系數(shù)；實(shí)船長(zhǎng)mLmVm?100?sL（m），

3、實(shí)船速度（ms），是海水的粘性系數(shù)。由上式可以288.1005144.20???mVs?得到進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)模型的速度（風(fēng)速）：，其中：是模型的縮尺比。在該條件下，測(cè)得模型ssmsmssmmVVLLV?????????msLL??的粘性阻力，進(jìn)而得到模型的粘性阻力系數(shù)：?mR；mmmmmSVRC221????其中：是空氣的密度，是模型的表面積；則可得到實(shí)船的粘性阻力系數(shù)。m?mSmsCC???（2）在水池中進(jìn)行試驗(yàn)。需要保證和兩個(gè)條件，這樣可

4、保證模型smReRe?FrsFrm?和實(shí)船的總阻力系數(shù)相等，即。若實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)條件，則要求：tstmCC?，；sssmmmVLVL???ssmmgLVgLV?3其中：（kgm3），為海水的密度；（kgm3），為空氣的密度；310025.1??s?226.1?m?；為實(shí)物的濕表面積，為模型的濕表面積，；代入上式得msmsVV?????1sSmS2??msSS到：??574.510165.810361.810455.110188.11.22

5、6101.02511222256322222?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????msmsmsmsmsmsmsmsmsmsSSVVRR?????????????????因此：（N）。20.69944.125574.5574.5????msRR84實(shí)船的速度為實(shí)船的速度

6、為37kmh，欲在水池測(cè)定它的興波阻力，問船模在水池中的拖曳速度應(yīng)為，欲在水池測(cè)定它的興波阻力，問船模在水池中的拖曳速度應(yīng)為多少？設(shè)船模的縮尺比為實(shí)船的多少？設(shè)船模的縮尺比為實(shí)船的30。如測(cè)得船模阻力為。如測(cè)得船模阻力為10.19N，則實(shí)船的阻力為多少？，則實(shí)船的阻力為多少？答：水池試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足模型和實(shí)船的傅汝德數(shù)相等，即：；rsrmFF?ssmmgLVgLV?因此可得：（ms），此時(shí)模型和實(shí)船的興波阻力系數(shù)相877.13600103

7、730113??????smVV?等，即：。wswmCC?設(shè)模型興波阻力為，實(shí)船興波阻力為，則有：wmRwsRmmmwmssswsmmmwmssswswmwsSVCSVCSVCSVCRR22222121????????由于，，，；代入上式可得：wswmCC?025.1?ms????msVV2??msSS（KN）。01.28219.1030025.1025.133???????msRR?注：教材答案為：注：教材答案為：（KN），其原因是認(rèn)