Критерий подобия Фруда. Моделирование волнового и остаточного сопротивления при испытаниях в опытовом бассейне. Волновое и волнообразное сопротивление судна

1. Критерий подобия Фруда

Выражение Fr = / называют числом Фруда. Оно является одним из критериев динамического подобия и характеризует отношение инерционных сил (в том числе и сил тяжести), действующих в динамически подобных потоках жидкости.

2. Моделирование волнового и остаточного сопротивления при испытаниях в опытовом бассейне

Кривая I характерна для судов с полными обводами. Ярко выраженные бугры кривой остаточного сопротивления при числах Фруда, равных 0,22; 0,3 и 0,5.Они вызваны ростом волнового сопротивления вследствие неблагоприятной интерференции носовой и кормовой систем поперечных волн. Суда плавают обычно при числах Фруда, не превышающих 0,35.

Кривая II характерна для судов с большим отношением L/B и малым коэффициентом общей полноты . В этом случае имеется один максимум при Fr = 0,5, остальные бугры и впадины сглажены. Это объясняется тем, что высота поперечных волн, образующихся при движении судов с большой относительной длиной при малых числах Фруда, невелика.

Волновое сопротивление при скоростях движения, соответству­ющих Fr < 0,15 мало заметно, т.е общее сопротивление судна в этом случае слагается из сопротивления трения и сопротивления формы.

У острых судов с L/B > 9 волновое сопротивление становится заметным при Fr =0,20. Волновое сопро­тивление подводных лодок практически отсутствует.

3. Волновое и волнообразное сопротивление судна

Ввиду разных скоростей потока вдоль судна на корпусе возникают зоны повышенного и пониженного давления (повышение давления ведет к повышению уровня свободной поверхности, а понижение давления ведет к опусканию свободной поверхности).

Волновое сопротивление зависит от скорости судна, размерений, формы обводов, условий плавания.
Основными волнообразующими центрами являются участки корпуса на носу и в корме, где гидродинамические давления изменяются наиболее сильно.

Волны бывают расходящимися, когда волны располагаются по обе стороны судна рядами, состоящими из отдельных волн с коротким фронтом. Фронт каждой волны с диаметральной плоскостью составляет постоянный угол 36-40°. При движении на глубокой воде не взаимодействуют кормовые и носовые волны, они распространяются независимо друг от друга.

Также волны бывают поперечными, они составляют угол равный 90° с диаметральной плоскостью. Длина фронта волн по мере удаления от места зарождения увеличивается, а высота волны уменьшается, так как общий запас энергии остается постоянным. Характер наложения поперечных волн кормовой и носовой систем зависит от скорости судна.

Из теории волновых движений жидкости известно, что длина волн и скорость их распространения на поверхности глубокой жидкости связаны зависимостью:

Наиболее резко особенности изменения волнового сопротивления выявляются при рассмотрении кривой коэффициента остаточного сопротивления, которое в основном состоит из волнового сопротивления и сопротивления формы:

По коэффициентам остаточного сопротивления строят кривые для судов с полными обводами и судов с большим отношением L/B и малым коэффициентом общей полноты .