Kysymys:
Minkä Froude-luvun alapuolella voin jättää huomiotta aluksen aaltomaisen vastustuksen?
Mika Sundland
2015-01-25 22:00:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Haluan tehdä hyvin yksinkertaistettuja vetolaskelmia alukselle. Toivon, että ihokitkakestävyyden laskeminen riittäisi saamaan hyvän arvion ylijännitesuojauksesta.

Koska aaltojen muodostusresistanssi riippuu hyvin nopeudesta, oletan, että voit jättää sen huomiotta, kun alus on tietyn nopeuden alapuolella. Oletan myös, että minun on työskenneltävä nopeuksien sijasta Froude-numeroilla, jotta verisuonten koko otetaan huomioon.

Olen nähnyt Froude-lukujen olevan alle Fn = 0,1 ja Fn = 0,2 mainittuja kirjoissa ja Internetissä, mutta jos lasket 100 metrin pituisen vesiviivan aluksen nopeuden, saat:

$$ V = 0.1 \ cdot \ sqrt {9.81 \ text {m / s } ^ 2 \ cdot 100 \ \ text {m}} \ noin 3.13 \ text {m / s} \ noin 6.08 \ text {solmua} $$

$$ V = 0.2 \ cdot \ sqrt {9.81 \ \ text {m / s} ^ 2 \ cdot 100 \ \ text {m}} \ noin 6.26 \ \ text {m / s} \ noin 12.16 \ \ text {solmua} $$

Nämä arvot vaikuttavat mielestäni aivan liian korkeilta. 12,16 solmua on melkein huoltonopeus joillekin aluksille ja 6 solmua on myös melko suuri.

Ovatko Fn = 0,1 ja Fn = 0,2 kohtuulliset luvut, ja jos ei, mitkä Froude-luvut minun pitäisi pysyä, jotta voin laiminlyödä aaltojen tekemisen vastus?

Aioin kysyä, mikä oli aaltojen tekemisen vastus. http://en.wikipedia.org/wiki/Wave-making_resistance. Se on energia työntää vettä pois tieltä ja on aina siellä.
Neljä vastused:
#1
+4
Olek Wojnar
2015-01-27 09:30:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Intuitiosi on oikea, ne ovat korkeat. Sinun tulisi kuitenkin liikkua hyvin hitaasti, jotta aaltojen muodostumisen vastus olisi merkityksetön. Ja koska se on tyypillisesti suurempi kuin ihokitka, en usko, että voit realistisesti odottaa olevan merkittävä ihokitka ja vähäinen aaltojen muodostumisvastus. Ehkä parempi yksinkertaistettu lähestymistapa olisi jättää ihon kitka huomiotta ja keskittyä vain aaltojen muodostamiseen.

#2
+3
nivag
2015-01-27 17:25:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Onko kyse järkevistä Froude-numeroista, riippuu kyseessä olevan aluksen pituudesta. 100 m: n aluksella nämä ovat todennäköisesti korkeita, mutta 5 m: n veneellä ne olisivat melko pieniä.

Nopeuden ja pituuden suhde on kriittinen tekijä, joka määrittää ihon ja aaltokitkan merkityksen. Ihon kitka asteikolla $ V ^ 2 $, kun taas aaltovastus kasvaa paljon nopeammin. En ole löytänyt tarkkaa kaavaa lyhyellä haulla, näin muistan, että minulle kerrottiin kerroin $ V ^ 6 $. Aallon vastus asettaa käytännöllisen rajan siirtymättömän (ei-höyläämisen) aluksen nopeudelle $ 1.34L $.

Pienissä nopeuden ja pituuden suhteissa ihon kitka on hallitseva, kun taas suurissa suhteissa aalto kitka on tärkeä. Löysin esimerkkiarvon, että ihokitka on ~ 65% kokonaisvastuksesta nopeudella / pituus = 1.

Yleensä suurilla aluksilla on alhainen nopeus / pituus ja iho kitka hallitsee. Toisaalta pienillä syrjäisillä veneillä, kuten veneillä tai kajakkeilla, on ihokitka, jota hallitsee aaltovastus.

#3
+2
Lysistrata
2015-06-11 06:36:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

"Rungon nopeus" on oikeastaan ​​nopeuden ja neliön juuren suhde. Jotta asiat olisivat entistä sekavampia, pituus on jalkaa ja nopeus on solmuja. Näin syntyy vakio 1,34. (ProTip: Emme koskaan puhu siitä enää uudestaan!)

Aaltovastus ($ R_w $) alkaa nopeasti nousta noin 0,35 Froude-luvulla (Fr). Sen alapuolella, $ R_w $ on yleensä pieni verrattuna ihokitkailuun ja muihin hydrodynaamisiin vetokomponentteihin.

Olkoon esimerkin vuoksi aallonkestävyyskerroin määritelty muodossa $ C_w = R_w / ( 0,5 \ rho U ^ 2 S) $, jossa $ \ rho $ on veden tiheys, $ U $ on aluksen nopeus ja $ S $ on (staattinen) kostutettu rungon pinta-ala.

Syvässä vedessä $ C_w $ nousee suunnilleen kuten Fr kuudenneksi voimaksi.

Syvyydelle perustuva Froude-luku on $ F_h = U / \ sqrt {gh} $, missä $ g $ on painovoimakiihtyvyys ja $ h $ on veden syvyys.

Rajallisen veden syvyydessä $ C_w $ voi nousta melkein kuin Fh kymmenesosaan $ F_h \ rightarrow 1 $. (Kriittisen arvon) $ F_h = 1 $ läpi aaltovastus alkaa laskea, ja se voi olla pienempi kuin syvässä vedessä samalla pituudella perustuvalla Froude-luvulla (Fr).

$ F_h < 1 $ kutsutaan yleensä alikriittiseksi; $ F_h > 1 $ on erittäin kriittinen, ja (karkeasti) $ 0.9 < F_h < 1.1 $ on transkriittinen.

Transkriittisessä järjestelmässä runko kokee myös voimia ja hetkiä, jotka muuttavat merkittävästi asennettaan. suhteessa häiriöttömään veden pintaan. Rungon leikkaus ja kohouma tunnetaan nimellä "kyykky". Tätä ilmiötä on vaikea ennustaa tarkasti. Sillä voi olla joitain vaikutuksia vastukseen, mutta mikä tärkeintä, matalassa vedessä on myös vaara, että alus laskeutuu merenpohjaa vasten. Tämä voi aiheuttaa suuria tulonmenetyksiä, ja ilmiölle on myös aiheutunut kuolemantapauksia.

Äärellisen syvyyden aaltokuviot ovat varsin mielenkiintoisia ...

fh080.gif

fh090.gif

fh099.gif

fh101.gif

fh110.gif

fh120.gif

Kun $ F_h $ siirtyy kriittiseen järjestelmään, aaltomallit muuttuu dramaattisesti. V-muodon kulma avautuu ja muuttuu 90 astetta lämpötilassa $ F_h = 1 $.

Alakriittisillä nopeuksilla nähdään poikittaiset aallot (kohtisuorassa laivan raiteeseen nähden). Ylikriittisessä virtauksessa poikittaiset aallot häviävät. (Lyhyesti sanottuna, he eivät voi pysyä mukana laivassa.)

ILMOITTAMINEN: Nämä kuviot tehtiin minun (ilmainen) Flotilla-ohjelmani avulla. >

www.cyberiad.net/wakeimages.htm

#4
+1
Lysistrata
2015-06-11 00:35:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Olet oikeassa, että Froude-luku (Fr) on erittäin tärkeä aaltovastukselle.

Nivagin antama vastaus nopeuden ja pituuden suhteen (tunnetaan myös nimellä " rungon nopeus ") ei ole oikea. Tätä rajaa mainitaan usein, mutta myytti on, että siirtymärunkojen on jotenkin mahdotonta ylittää se. Alukset voivat matkustaa nopeammin kuin tämä suhde merkitsee, mutta tavanomaisille aluksille energiantarve on yleensä kohtuuton.

Ohut runko (kuten soutu kuoret) pystyy toimimaan helposti yli 1,34 L $. Olympiatasolla esimerkiksi soutukuoret toimivat Frbet-alueella noin 0,45 - 0,7.

Ihon kitkan lisäksi sinun on myös harkittava "muodon vetämistä". Tämä komponentti voi olla tärkeä typerille rungoille (ts. Niille, joiden pituuden ja säteen suhde on pieni, L / B) matalalla Fr. Hinaajan veneellä on suurempi muodonvastus kuin soutuvaipalla samalla Fr.

Jos rungossa on peräpeili (ts. Katkaistu) perä, peräpeilin ollessa myös suuri vastuksen osa ei toimi täysin kuivana. Siinä tapauksessa on paljon pyörteitä ja mahdollista aaltomurtumista perän takana matalilla Froude-numeroilla. Suuremmalla Fr: llä peräpeili on kuiva, ja aallonkestävyys ja muodon vastus ovat paljon pienempiä.

Jos kerrot meille hieman enemmän veneen pääosuuksista (esim. Sijoituspaino, pituus, palkki ja syväys) voimme ehkä tarjota enemmän neuvoja.

Jos runko on melko hoikka, sano L / B> 5, voit kokeilla joitain ilmaisia ​​ohjelmistoja arvioidaksesi kokonaisvastuksen (viskoosi + aalto). Katso esimerkiksi Michlet ja flotilla.

Veden syvyys voi myös vaikuttaa aaltovastukseen. Tässä tapauksessa syvyyspohjaisellaFroude-luvulla on tärkeä rooli, aivan kuten Mach-numerolla aerodynamiikassa. Michletin ja Flotillan avulla voit muuttaa veden syvyyttä ja nähdä vaikutuksen aallonvastukseen ja aaltokuvioihin.

Mielenkiintoinen vastaus! En oikein ymmärrä kuinka käyttää keskustelemasi nopeuden ja pituuden suhdetta. Nopeudella / pituudella on yksikköä / aika ja antamillasi numeroilla (eli 1,34 l) pituusyksiköt. Mitä minulta puuttuu? Onko luvulla 1.34 yksiköitä? Konkreettisemmin sanottuna; jos minulla on tavanomainen vene, jonka pituus on 5 metriä, mikä on sen nopeuden raja m / s yksikköinä?


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...