重疊船模

簡稱疊模，是以水線面作為中心面，然後放置上下兩個對稱模型，即可測量尾部的流動和壓力分布。

基本介紹

• 中文名：重疊船模
• 相關領域：交通工程
• 所屬類型：專業術語

重疊船模

是船舶水動力計算中的一種簡化方法，即將船舶的水下部分相對於水線面做鏡面映射，利用重疊圖形的運動來代替真實船舶在具有自由面的液體中的運動，流動的剛性邊界也同時得以反應。整個流動以與未受擾動帶自由面相一致的水平面為對稱平面。由於船舶在水面運動的自由表面是未知的，因而，採用重疊船舶計算船舶真實流場時可以不考慮船體興波的影響。現代CFD（計算流體力學）理論利用重疊船舶加RANS方程求解船舶水動力問題已成為一種成熟的手段。但是，隨著人來計算能力的提升，未來考慮粘性和興波相互影響是CFD的一種發展趨勢，特別是採用VOF，LS等自由面捕捉技術逐步發展套用，未來有替代重疊船模的趨勢。

套用

風洞試驗研究

除了在普通船池中進行拖曳試驗確定位置導數和控制導數外，也可以在低速風洞中進行。因為在較低的傅氏數下，自由表面可以作為具有映象作用的固壁。而低速風洞中空氣可以看成是不可壓縮的粘性流體。這樣，一個以水線面為對稱面的重疊船模在風洞中的流體動力將可與船舶在水中直線運動的水動力相模擬。在風洞中風速代替拖車運動，模型靜置成不同β角或δ角，同樣可測得測向力及力矩。只要注意到空氣與水粘性係數與密度的不同進行相應的換算即可。

相關概念

興波阻力

當水流以一定速度向浮橋的橋腳舟流來時，舟體以其浸水部分阻礙水流運動，水流因受阻礙而在水面產生波浪，舟首產生壅水，導致舟體表面各點動水壓力發生變化，並帶來興波阻力。

實際上，由於水流和舟體的相對運動，水流的自由表面發生了變化，這個變化大小與相對運動的速度關係很大。興波阻力是由於水流能量被用去形成波浪，即被用去使水分子振動。因此，該阻力完全是由重力引起的，與水流的黏滯性無關。

形狀阻力

當水流以一定速度向浮橋的橋腳舟流來時，舟體以其阻水和黏性制動作用使水流在其尾壁產生漩渦，尾區發生的漩渦運動，使舟體尾端的壓力減低，因而產生了一種阻力，即漩渦阻力。由於這一壓力阻力與舟體形狀有很大關係，故又稱之為形狀阻力。漩渦產生的原理是界層內水流質點在相對運動中水的黏性作用，使自己的機械能出現耗損，最終引起界層的分離，產生漩渦。

船體濕表面積

船體濕表面積亦稱“浸水面積”。船體在靜浮狀態時浸沒在水中的船體表面的面積。在船舶阻力計算中，通常指設計水線下船體的型表面面積，該值直接影響船體的阻力。

粘壓阻力

粘壓阻力就是由粘性引起的物體前後壓力差所產生的壓差阻力。

船體在實際流體中，由於水的粘性而形成邊界層並在一定條件下會產生邊界層分離。邊界層分離後在船尾部形成許多不穩定的漩渦，與水流一起被沖向後方。漩渦的產生使船尾部壓力下降，造成了船首尾的壓力差，這樣便產生了阻力。這種由粘性消耗水質點的動能而形成首尾壓力差，繼而產生的阻力稱為粘壓阻力。