内容简介
本书系统地介绍了船舶与海洋工程流体力学试验技术，内括相似理论和量纲分析，船舶与海洋工程流体力学试验涉及的试验设备和测量系统、流动显示技术、数据采集与处理技术、船舶流体力学能试验和海洋工程流体力学试验。 本书可作为船舶与海洋工程、力学相关专业的本科生或研究生教材，也可供从事船舶与海洋工程研究、设计的科技人员参考。
目录
第1章 绪论 1.1 船舶流体力学试验的目的与意义 1.2 各国船舶流体力学试验技术综述第2章 相似理论和量纲分析 2.1 相似原理 2.2 相似准数 2.3 量纲分析 2.4 尺度效应第3章 试验设备和测量系统 3.1 试验水池 3.2 测量系统 3.3 测量设备第4章 流动显示技术 4.1 概述 4.2 流动显示技术的现状 4.3 传统流动显示技术 4.4 代流动显示技术第5章 数据采集与处理技术 5.1 概述 5.2 数据采集系统的基能 5.3 数据采集系统的结构形式 5.4 数据采集系统的软件 5.5 数据处理的类型和任务第6章 船舶流体力学能试验 6.1 船舶快速 6.2 船舶耐波 6.3 船舶操纵 6.4 精细流场PIV测量试验第7章 海洋工程流体力学试验 7.1 单浮体模型试验 7.2 浮体系泊系统模型试验 7.3 动力定位试验 7.4 多浮体系泊试验 7.5 气隙、甲板上浪与砰击试验 7.6 涡激振动试验参考文献
摘要与插图
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;;;;第pan style="font-family: 宋体;">章绪 ;论
;;;;pan style="font-family: 宋体;">．pan>船舶流体力学试验的目的与意义
;;船舶流体力学是流体力学在船舶领域的一个分支，是流体力学在船舶工程学中具体应用和深化所形成的。船舶流体力学具有强烈的应用色彩，它集中研究流体——水与浮体()之间的相互关系和影响，终目的是预报和改善浮体的水动力能。
;;船舶流体力学是船舶水动力能研究的理论基础，船舶水动力能的研究主要有理论与试验两种方法。理论为试验提供依据和试验方向，而试验则是验证理论合理的方法。研究船舶水动力能的重要方法是试验。船舶水动力能试验有两种方式，即实船试验和船模试验。前者是用实船在实际环境条件下试验，后者则是用物理模型在实验室行试验。把这两种方行比较，船模试验不受自然环境条件的限制，也无配载的困难，试验内容可以多种多样，且可重行，所花的人力、物力、时间都比实船试验要少得多。科学研究而言，船模试验比实船试验具有更重要的意义。研究新的船型，探讨影响船舶水动力能的各种因素，有效的途径行船模试验。探讨船舶翻沉的原因，通常也行船模试验。船舶水动力能各方面的理论发展也离不开船模试验。通过船模试验，可以对船舶在航行中所发生的物理过程有更深刻的理解。它可以理论工一步发展，使工程设计中所应用的计算方法不断完善，提高理论研究和工程设计能力，船舶的水动力能。因此，世界上造船工业比较发达的国家，无不重视船模试验池的建设并相应地发展船模试验技术。
;;;;pan style="font-family: 宋体;">．2各国船舶流体力学试验技术综述
;;;;在实验室行模型试验，必须对试验对象和必要的环境条行物理模拟，采用科学的测试方法和有效的测试手行测量，经过数据处理，对试验结行计算和分析，得出所需的结果，这是船舶试验技术的内容。
;;;;船舶流体力学试验技术取决于造船科学和其他有关科学技术的发展。将船舶流体力学的具体研究专题细分为船舶阻力、船舶、船舶操纵和船舶耐波等多个专题，简述其发展现状。
;;pan style="font-family: 宋体;">．2．pan>船舶阻力
;;出于对理论发展现实和对阻力能改善余度的考虑，以来人们对船舶阻力的研究主要集中在兴波阻力上。兴波阻力的本质问题是波动解析问题，自由面非线的存在和实际船型的复杂，给这个问题的圆满解决带来了相当大的困难。
;;;;1898年，Michell借助Fourier积分定理，求得线自由面条件下薄船的速度势，导出了历个兴波阻力公式。在Miehell薄船理论的基础上，逐渐衍展出了多种研究兴波阻力的理论与方法括：①属线理论范畴的船理论——细长船理论；②属非线理论范畴的高阶薄船理论——基于坐标变形的Guinoton—G法；③属非线理论范畴的流线追踪法——慢船理论；④高阶兴波阻力理论。
;;;;从计算结果的有效期来看，作为多种理论研究基础的Michell薄船理论仅适用于高速极薄物体的定分析，除了∥曰(￡为船长，B为型宽)大的船外，计算量值与试验值相差较大，尤其在低速区域出现反复振荡的峰谷现象。适用于丰满船型的慢船理论的计算结果较之薄船理论有明显的，其中以Dawson于1977年提出的方法为理想，是目前公认实用的方法之一。
;;;;在此基础上，Wigleg、Kang等人考虑了黏修正，Chow、Shahshahan等人考虑了边界层对兴波阻力的影响。Wehausen在高阶薄船理论研究中指出了线积分的重要，由此线积分的物理解释与理论处理引起了人们的极大关注。Brard在线自由面条件的假定下慎重地处理了严格的线边值问题(Newman—Kelvin问题)后指出，线积分项在肥大船型的低速区域具有重要的影响力。
;;;;在理论研究的同时，人们还探讨了多种数值方法，主要有有限差分法、有限元法和多层网格一分裂外推法。有限差分法多用于线与非线船波问题的研究，随着非线船波理论的发展和大容量计算机的出现，人们发展了多层网格一分裂外推法，不仅能加快计算机的收敛速度，还有利于求解边界奇异积分方程。在势流兴波理论中多采用边界元法。在船体有限区域的局部利用有限元法，而在外域利用边界元法，用这样的耦合元法来计算兴波阻力和非线船波可得到较好的结果。
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;;;;波形分析是自20世纪60年代初期发展起来的一种与试验相结合确定波形阻力的分析技术，并被广泛利用。波形分析法中，一类是直接由波形测量求出波幅函数而求波形阻力；另一类是利用实测波形求船体的等价奇点，通过等价奇点求兴波阻力、波形和压力分布等。
;;;;值得指出的是，Inui在船波立体消波特例里，球艏减阻技术方面获得了极大的，并提出了无波船型的思想。
;;;;自诸如气垫船、双体船小水线面双体船等许多高能船出现后十多年来兴波阻力理论的发展主要在于扩展上述传统理论方法，使之能应用于各种新型船的兴波阻力预报和设计。
;;;;而在模型试验方面，船舶阻力试验由于波浪的无规律，现在大多使用简单易行的船舶静水阻力试验来测定阻力，然后换算成实船阻力。但是静水阻力试验也有其缺点：由于是在静水中，其无法反映船与水之间的影响和作用。
;;;;由于受理论发展、研究和计算条件的限制，以来人们从宏观上传统地认同Fm。d。假设年来，人们着手通过求解N—S方程或雷均方程直接求解船体表面切向和法向应力而预阻力。通过求解流场中的速度分布以求流场流动和表面波形。日野孝则在1996年对船体周围黏流计算的数值方行了研究。相信随着人们对黏流的微观认识的不断透彻，这样的研究工作不仅是一种发展趋势，而且会有根本的突破......
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