Санкт-Петербургский государственный морской технический университет.

Курсовая работа.

Тема: «Волновое сопротивление».

Студент: Полозюкова Е. А.

Группа 1480

Преподаватель: Васильева В. В.

Санкт- Петербург

2012 год

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………………..…3

Глава 1. Понятие волнового сопротивления………………………………………………4

Глава 2. Определение потенциала источника движущегося под свободной поверхностью. Метод диссипативных сил…………………………………………………..….5

Глава 3. Постановка задачи, определение сил, действующих на тело………………..…8

3.1. Вычисление волнового сопротивления…………………………..………………...…9

3.2 Определение aо………………………………………………………………………..10

3.3 Вычисление функции Бесселя………………………………………………………...11

3.4 Получение расчетных формул для коэффициента волнового сопротивления.

Основные посылки при получении формулы для коэффициента волнового сопротивления………………………………………………………………………………….13

Глава 4. Изложение материала по выданному заданию………………….……………..15

Глава 5. Выполнение численного решения. Результаты численных расчетов представленные в численной форме и графически………………….…………….………..…16

Заключение…………………………………………………………….………..………….17

Список использованных источников………………………………………………….….18

Введение.

Волновым сопротивлением принято называть составляющую полного сопротивления, эквивалентную потере энергии, затраченной на образование системы корабельных гравитационных волн при движении на тихой воде.

Целью работы является определение коэффициента сопротивления трехосного эллипсоида врыщения, движущегося под свободной поверхностью:

1. L /D=5, =1.5

2. L/D=0,8, =1.5

3. L/D=0,714, =1.5

-где L- длина, T- высота, B- ширина.

-безразмерная величина заглубления,

где h- расстояние от оси эллипсоида до

свободной поверхности.

Глава 1. Понятие волнового сопротивления.

Волновое сопротивление - одна из составляющих сил сопротивления жидкости движению тела. При движении тела по поверхности жидкости или около поверхности раздела жидкостей разной плотности на этих поверхностях образуются системы гравитационных волн, изменяющие распределение давлений жидкости по поверхности тела по сравнению с распределением, которое было бы при движении тела в безграничной жидкости. Результирующая сил вызванных волнами давления, направленная противоположно движению тела, представляет собой силу волнового сопротивления. Работа, затраченная при движении тела на преодоление волнового сопротивления, превращается в энергию волн. Величина волнового сопротивления зависит от формы тела, глубины его погружения под поверхностью, на которой возникают волны, от скорости его движения, глубины и ширины фарватера, где происходит движение.

Волнообразование при движении тела зависит от числа Фруда

-где l -длина тела, g -ускорение свободного падения, v- скорость движения тела.

Таким образом, волновое сопротивление эквивалентно энергии, которую затрачивает судно на волнообразование при движении на тихой воде.

При равенстве чисел Fr геометрически подобных тел, напр. судна и его модели, достигаются геом. подобие волновых картин и равенство коэффициентов волнового сопротивления

  ,

- где R_в- сила волнового сопротивления, ρ - массовая плотность жидкости, S-площадь смоченной поверхности тела.

Волнового сопротивления начинает играть заметную роль в общем балансе сопротивления судна только с чисел Fr=0,1-0,15 для полных судов и 0,15-0,20 для острых. Коэффициент волнового сопротивления судов обычных форм имеет максимум в области Fr=0,5; с уменьшением глубины максимум перемещается в сторону меньших чисел Fr. Волновое сопротивление сильно возрастает, когда судно движется со скоростью, равной некоторой критической скорости движения волн для данной глубины. Малые изменения формы судна и его скорости могут приводить к достаточно большим изменениям с_в. При одной и той же скорости движения с удлинением корпуса судна его волновое сопротивление может как увеличиваться, так и уменьшаться. Это связано с интерференцией носовой и кормовой систем поперечных и в меньшей степени продольных волн, создаваемых движущимся судном. При благоприятной интерференции волны этих систем ослабляют друг друга, а следовательно, работа по созданию волн, а с ней и волновое сопротивление становятся меньше.

В случае движения тел под поверхностью жидкости их волновое сопротивление уменьшается с увеличением погружения тела. Практически при погружении тела на глубину, равную половине его длины, волновое сопротивление пренебрежимо мало.

Методы теоретической гидродинамики позволяют рассчитывать волновое сопротивление при предположении о малости амплитуд порождаемых волн в идеальной (лишённой вязкости) жидкости. Волны такого типа возникают в случае движения тела произвольной формы достаточно глубоко под поверхностью, а также движения по поверхности воды "тонких" судов, т. е. имеющих незначительные углы наклона судовой поверхности к диаметральной плоскости. Расчёты по теоретическим формулам, как правило, хорошо согласуются с экспериментальным данными.