对于艏部尖瘦的高速舰艇,在船模阻力试验中观察到的艏部兴波的波形一般较为完整,但是实船在海面上高速航行时能非常容易看到船艏兴波波峰处波浪的破碎,如图8-30所示。
图8-30 船模艏部波形与实船艏部兴波状态的比较
如果是低速肥大船型,艏部圆钝,艏部进流角很大,在船模试验和实船航行中都会观察到船体艏部附近水面抬升,但是不能形成完整波形而是翻出破碎浪花,如图8-31所示。这种在船体艏部兴起的破碎波浪也会导致船体阻力的增大,增大的阻力称为破波阻力。破波阻力也是兴波阻力的一种,因此兴波阻力可细分为波形阻力(即完整兴波波形导致的阻力)和破波阻力。
图8-31 低速肥大船型艏部波浪破碎
对于艏部尖瘦的高速舰艇,破波阻力相对波形阻力而言是极小的,但对于低速肥大船型,破波阻力非常显著并受到了研究者的关注。从现象上看,低速肥大船艏部进水角大且艏柱陡直,水流经过船艏部时发生严重堵塞,会在较大的范围内产生低水速高水压区域,促使水面明显抬升,形成既高且陡的艏波峰,并且此时波面运动不再是简单的水质点轨圆运动方式,而会出现波峰的翻卷、水流的回旋、空气吸入等复杂的非线性现象,导致船艏兴波波浪的破碎(见图8-32),并影响船体周围的水流和船体艉流,从而产生破波阻力。(www.xing528.com)
图8-32 艏部波浪破碎示意图
波浪的破碎会影响到船体的艉流,如图8-33所示。破波阻力很小的尖瘦船型与破波阻力较大的肥大船型艉流有明显的差异,经艉流测量表明,尖瘦船型的艉流压力变化仅在船宽范围内(图8-33中的A0区域),而肥大船型在较大速度下艉流压力变化区域扩展到船宽外一定范围(图8-33中的A1区域),形成了主艉流区(图8-33中的A0区域)与次艉流区(图中的A1区域),并且次艉流区的宽度随弗劳德数的增大会变宽。
图8-33 艏部波浪破碎对船体艉流的影响
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