基本介紹
- 中文名：史密斯效應
- 外文名：Smith effect
- 定義：波面下實際壓力與靜壓力間的差異
- 學科：船舶工程
- 特點：波峰附近顯得輕，波谷附近顯得重
- 相關概念：史密斯修正
簡介,效應影響,史密斯修正,
簡介
在深水中，波浪引起的壓力變化隨水深呈指數衰減，這種現象稱為史密斯效應。波浪對物體的作用僅僅在水面的表層，在達到一定深度後，波浪的影響將可略去不計。
波浪表面是等壓面，處處等於一個大氣壓。在波浪表面以下各深度處，等壓面也以波動的形式出現，但波動的幅值隨著水深的增加在變小，通常將波浪中的等壓面稱為次波面。
效應影響
在波浪中的壓力分布不是與水靜壓力相應地隨吃水線性增大，而是在波峰上與吃水成反比，在波谷中與吃水成正比(史密斯效應)。如果把波形理解為變了形的準靜力性質的水線，在考慮史密特效應的情況下，這將導致增加的波高較小。
實際上，由於波浪水分子的軌圓運動，在波峰區的水壓力比靜水壓力低，而在波谷區比靜水壓力高。這樣就減小了彎矩(所謂史密斯效應)，因此，船舶在規則波浪上的實際搖擺情況下，彎矩值比按上述搖擺計算所得的還小。現有的在規則波浪上的船模試驗數據證實了附連水質量和史密斯效的有利影響。
史密斯修正
在波浪彎矩計算中，作用在船體上的浮力是按靜水壓力計算的，即作用在船體上的水壓力與該點離開波面的距離成正比，但是根據坦谷波理論，波面下的水壓力並不等於波浪表面下曲靜水壓力，在波峰附近的波面下水區力較靜水壓力小，而在波谷附近則較靜水壓力大。因而船舶在波浪中的實際浮力曲線較按靜水壓力求得的分布曲線平緩，如圖1所示。
圖1
這種現象可以通過水質點的圃周運動來說明。按坦谷波理論，波浪中的水質點在鉛垂面作等速園周運動。從而產生離心力，如圖2所示。在波峰處，由於水質點所受到的離心力與重力方向相反，故相當於水的比重減小,而在波谷處，水質點所受的離心力與重力方向一致，放相當予水的比重增加。因而導致波峰處的實際壓力小於靜水壓力，而在波谷處則大子靜水壓力，結果使浮力曲線趨於平緩。這種計及水質點的運動所產生慣性力的影響，而對按靜水壓力計算浮力曲線所作的修正稱為波浪浮力修正。又稱史密斯修正。
圖2
由於修正後的浮力曲線變得平坦些。因而波浪附加剪力與彎矩也將變小，計算結果表明：波浪附加彎矩可能減小30%左右，而導致總彎矩可減小約10~15%。一般在總強度計算中，不進行這項修正計算。這是因為史密斯修正的影響對所有船舶是差不多的，不作修正計算。
