勇敢心资源网

当前位置:首页 > 百科 / 正文

伴流

(2020-04-23 18:20:27) 百科
伴流

伴流

船舶在水中以船速u行驶时,其附近水受到船体运动的影响而产生一种追随船体运动的水流,该水流称为伴流(wake)。伴流主要由摩擦伴流、势伴流和兴波伴流三部分组成,其中摩擦伴流是伴流的主要成分。

基本介绍

  • 中文名:伴流
  • 外文名:wake
  • 定义:船以船速u行驶随船体运动的水流
  • 主要组成:摩擦伴流、势伴流和兴波伴流
  • 相关事件:谷歌地图发现疑似"海怪"伴流
  • 一级学科:船舶工程

简介

船舶以船速Vs航行时,有一股跟随船舶运动而运动的水流称为伴流(过去称为附随水流或追迹流)。船体附近某点的伴流速度Vb等于船速Vs与该点实测流速Vw的差(即Vb=Vs-Vw),或者说船体周围某点的流速Vw是等于船速Vs与伴流速度Vb的差,即
。式中:W即为伴流分数,它是伴流速度Vb与船速Vs的比值。

分类

船在水中运动时,由于水质点具有粘性,使水分子粘附在船壳板上,外层水分子粘附在内层水分子上产生摩擦,这种跟随船舶运动而运动的水流称为摩擦伴流。
图1图1
由于船体的形状和粘性的影响使水流在自船首向船尾的运动中,由势能变动能,又由动能变势能,因摩擦使船尾的势能比船首的势能低,同时因船体形状的变化引起流线的变化而出现涡流,由此而产生的伴流称为势伴流或形状伴流。
此外,由于船舶首尾的压力高(过水断面大,流速低,压力高),船中压力低(过水断面小,流速高,压力低)产生兴波,由兴波而产生的伴流称为船舶波浪伴流。伴流速度的大小与船型和船体表面的粗糙度、雷诺数等因素有关。图1a)为伴流在水平面上的分布情况,图1b)为伴流在螺旋桨盘面处的分布情况。
从图1中可看出,靠近船边的伴流速度大,远离船边的伴流速度小;螺旋桨盘面上半圆的伴流速度大,下半圆的伴流速度小。此外,当船速高时伴流速度大,船速低时伴流速度小,船速为零时,伴流速度亦为零。

伴流与船舶快速性

伴流是由船体阻力产生的,所以在船速Vs相等的条件下,伴流速度越大,就意味着船舶阻力越大,主机必然耗费更多的油,产生更大的功率才能达到相等的船速。因此,在建造船舶时,应儘可能使船体的线型符合流线,儘可能使船体表面平净光滑,儘可能减少船体表面的突出物。在编组顶推和吊拖船队时,应儘可能使驳船队的线型符合流线,从而达到减小摩擦伴流、形状伴流、兴波伴流和相对应的阻力。但是伴流是客观存在的,我们应充分加以利用。表1、表2为国外某河流中测定的编队係数,从表中数字可得到下列几点结论:
表1表1
1)同一队形编组的驳船数越多,编队係数越小,即阻力越小。故在航道允许的条件下,船队应向大型化发展。这主要是因为后排驳船在前排驳船所产生的伴流中运动,致使后排驳船对水的相对速度较小,即(Vw=Vs-Vb),阻力小;其次是后排驳船首部的高压区使前排驳船尾部的低压区增高,而前排驳船尾部的低压区使后排驳船首部的高压区降低,致使驳船首尾的压差阻力下降。
2)当驳船数相同时,首尾尖窄的驳船队队形比首尾宽阔的驳船队队形的编队係数小得多,所以顶推船队比吊拖船队的阻力小得多。有些驾驶员为使后排驳船能在前排驳船产生更大的伴流中运动,以减小阻力,故意将前排驳船编得宽阔来产生强大的伴流的做法是错误的。因为产生更大的伴流就意味着产生更大的阻力,后排驳船阻力的减小仅是回收前排驳船阻力的一部分。
表2表2
此外,为使编队係数小,还应使各驳紧密接触,驳与驳间应儘量减小空档,系绑紧密牢靠,不致使前后驳船偏转摆动。各驳首尾线相平行或在一直线上,确实做到编队直、紧、牢。
从图1可知,船尾螺旋桨处于伴流分数最大处工作,势必影响螺旋桨的推进效率。根据机翼理论,伴流速度大,螺旋桨进速小,来流对桨叶的攻角大,螺旋桨的水动力大,推力大,推进效率高,船身效率
。式中: t为推力减额係数;W为伴流分数。
可知,伴流速度Vb越大,伴流分数W越大,船身效率Zs越高。所以顶推船队推船的螺旋桨在整个驳船队的伴流中工作,其螺旋桨的推进效率是较高的。而吊拖船队的拖船在驳船队前方工作,拖船螺旋桨得不到驳船队的伴流,螺旋桨的推进效率低,所以目前的船队运输必须向顶推船发展,逐渐淘汰吊拖船队。同样,顶推船队螺旋桨推进效率的提高,仅是回收伴流造成的阻力,因为伴流本身就是阻力产生的,故绝不允许人为地製造伴流。曾经有驾驶员为提高螺旋桨的推进效率,把图2中的队形a)改为队形b),队形b)的伴流比队形a)大许多,但实际航速却大为降低。
图2图2

相关事件

2014年12月16 日,纽西兰工程师在谷歌地图发现疑似"海怪"伴流,谷歌地图在纽西兰北部地区的奥凯湾水域抓拍到长长的巨大伴流,照片放大后能看见巨大伴流,怀特希拉认为其为体长约12米的巨大生物留下的。通过与机动船只的伴流进行对比,怀特希拉发现该伴流显然与其不同。
声明:此文信息来源于网络,登载此文只为提供信息参考,并不用于任何商业目的。如有侵权,请及时联系我们:baisebaisebaise@yeah.net
搜索
随机推荐

勇敢心资源网|豫ICP备19027550号