傅汝德-克雷洛夫假定

十九世紀中期，傅汝德假定將船體總阻力分為摩擦阻力和剩餘阻力，並認為船體摩擦阻力等於相當平板的摩擦阻力。提出當船和船模的速度對長度平方根比值相同時，其單位排水量的剩餘阻力相等的定律。這個比值稱為傅汝德數。

傅汝德假定在世界各國試驗池中被廣泛採用並沿用。其原因在於照此假定來進行計算，所得結果一般與實際相當接近，而要建立更完善更合理的假定實有很多困難。嚴格地講，傅汝德假定是既不夠完善也不夠合理的。

基本介紹

• 中文名：傅汝德-克雷洛夫假定
• 外文名：Froude postulates
• 相關理論：傅汝德定律
• 相關學者：傅汝德
• 地位：世界造船學家
• 領域：船舶工藝

內容

①船舶總阻力分為兩部分，一部分是摩擦阻力R_f，另一部分是剩餘阻力R_r，而剩餘阻力R_r=R_w+Rp只與傅汝德數有關，且服從傅汝德比較定律；

②船舶的摩擦阻力與同速度、同長度、同濕面積的平板摩擦阻力相等，這樣的平板稱相當平板。

根據傅汝德假定可以這樣來換算實船阻力

或者

評價

這一換算方法為世界各國船模試驗池所接受並一直沿用。但應當指出的是傅汝德假定在理論上是不完備的，原因是：

①粘壓阻力與流體粘性有關，而興波阻力與重力有關，這是兩種性質不同的力，將它們合併計算不能說是妥當的；

②忽略了興波阻力與粘性阻力之間的相互影響，而事實上這種影響是存在的，波浪改變了船舶的濕面積，粘性則使興波減弱，沒有充分的根據證明兩者的影響可以相互抵消；

③船舶是三因次流動而平板是二因次流動，兩者之間的摩擦力是否完全相同，亦需進一步的論證。

套用實例

一種具有傾斜側體的三體船船模阻力性能試驗，過程中，開展了不同裝載時各個側體傾斜角度下的阻力試驗以及不同側體橫向間距下的阻力試驗，分析討論了不同傅汝德數和雷諾數下側體傾斜角變化以及載重量變化對剩餘阻力係數的影響。

結果表明，在輕載狀態下，當傅汝德數較小時，側體傾斜一定角度後剩餘阻力係數略有增加， 隨著航速的增加，剩餘阻力係數出現了不同程度的下降。

研究表明，設計側體的傾斜角度有利於降低三體船的航行阻力，相關結論可為傾斜側體三體船在工程上的實際套用提供一定的參考。

名人介紹

威·傅汝德（William Froude，1810—1879），世界造船學家，用模試方法研究實船平水阻力的先驅，船在波中橫搖定性分析的經典理論創立者。

他1868年向英國海軍總造船師提出的備忘錄中，提出了由模試求實船平水阻力的問題，1870年在其家門外建立了船模試驗池。1872年受英海軍之託於托基市建立了世界最早的船模試驗池。曾引用力學相似定律，將船舶平水阻力分為各自獨立的摩擦阻力和剩餘阻力2部分。假設船或模的摩擦阻力等於同長度、同濕面積、同速度的矩形平板摩擦阻力。而實船剩餘阻力則根據幾何相似及速長比相等的條件，用船模試驗結果加以換算，稱為傅汝德相似律。1872和1874年傅汝德發表了不同粗糙度平板摩阻公式，1888年經其子修正的平板摩阻公式於1935年被國際船模試驗池所長會議議定為船舶摩阻的標準計算公式。1874年傅汝德通過對“灰犬”號船和模的試驗研究，證實他提出的用模試法求實船阻力可獲得滿意的近似結果，儘管從流體力學觀點考察傅汝德法存在理論上的缺陷，但它的確奠定了用模試法求實船阻力的基礎，為近百年來各國船模試驗水池所普遍採用，他所提出的剩餘阻力相似衡準值速長比，其無因次形式被冠以傅汝德數而傳世。

傅汝德定律

興波阻力是流體質量密度ρ、船長L、船速v以及重力加速度g的函式，故可以寫成

同樣可以列出因次方程而解得

這就是傅汝德定律。式中C_w稱為興波阻力係數，而稱為傅汝德數Fr。

傅汝德定律告訴我們：當船模與實船幾何相似且傅汝德數相等時，那么兩者的興波阻力係數亦必相等。

傅汝德定律還可以由另一形式表達：當船模與實船幾何相似且傅汝德數相等時，兩者的單位排水量興波阻力亦必相等，即當Fr_m=Fr_s時有這樣的關係：

這一關係也稱傅汝德比較定理。