十九世纪中期,傅汝德假定将船体总阻力分为摩擦阻力和剩余阻力,并认为船体摩擦阻力等于相当平板的摩擦阻力。提出当船和船模的速度对长度平方根比值相同时,其单位排水量的剩余阻力相等的定律。这个比值称为傅汝德数。
傅汝德假定在世界各国试验池中被广泛採用并沿用至今。其原因在于照此假定来进行计算,所得结果一般与实际相当接近,而要建立更完善更合理的假定实有很多困难。严格地讲,傅汝德假定是既不够完善也不够合理的。
基本介绍
- 中文名:傅汝德-克雷洛夫假定
- 外文名:Froude postulates
- 相关理论:傅汝德定律
- 相关学者:傅汝德
- 地位:世界造船学家
- 领域:船舶工艺
内容
①船舶总阻力分为两部分,一部分是摩擦阻力Rf,另一部分是剩余阻力Rr,而剩余阻力Rr=Rw+Rp只与傅汝德数有关,且服从傅汝德比较定律;
②船舶的摩擦阻力与同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力相等,这样的平板称相当平板。
根据傅汝德假定可以这样来换算实船阻力

或者

评价
这一换算方法为世界各国船模试验池所接受并一直沿用到现在。但应当指出的是傅汝德假定在理论上是不完备的,原因是:
①粘压阻力与流体粘性有关,而兴波阻力与重力有关,这是两种性质不同的力,将它们合併计算不能说是妥当的;
②忽略了兴波阻力与粘性阻力之间的相互影响,而事实上这种影响是存在的,波浪改变了船舶的湿面积,粘性则使兴波减弱,没有充分的根据证明两者的影响可以相互抵消;
③船舶是三因次流动而平板是二因次流动,两者之间的摩擦力是否完全相同,亦需进一步的论证。
套用实例
一种具有倾斜侧体的三体船船模阻力性能试验,过程中,开展了不同装载时各个侧体倾斜角度下的阻力试验以及不同侧体横向间距下的阻力试验,分析讨论了不同傅汝德数和雷诺数下侧体倾斜角变化以及载重量变化对剩余阻力係数的影响。
结果表明,在轻载状态下,当傅汝德数较小时,侧体倾斜一定角度后剩余阻力係数略有增加, 随着航速的增加,剩余阻力係数出现了不同程度的下降。
研究表明,设计侧体的倾斜角度有利于降低三体船的航行阻力,相关结论可为倾斜侧体三体船在工程上的实际套用提供一定的参考。
名人介绍
威·傅汝德(William Froude,1810—1879),世界造船学家,用模试方法研究实船平水阻力的先驱,船在波中横摇定性分析的经典理论创立者。
他1868年向英国海军总造船师提出的备忘录中,提出了由模试求实船平水阻力的问题,1870年在其家门外建立了船模试验池。1872年受英海军之託于托基市建立了世界最早的船模试验池。曾引用力学相似定律,将船舶平水阻力分为各自独立的摩擦阻力和剩余阻力2部分。假设船或模的摩擦阻力等于同长度、同湿面积、同速度的矩形平板摩擦阻力。而实船剩余阻力则根据几何相似及速长比相等的条件,用船模试验结果加以换算,称为傅汝德相似律。1872和1874年傅汝德发表了不同粗糙度平板摩阻公式,1888年经其子修正的平板摩阻公式于1935年被国际船模试验池所长会议议定为船舶摩阻的标準计算公式。1874年傅汝德通过对“灰犬”号船和模的试验研究,证实他提出的用模试法求实船阻力可获得满意的近似结果,儘管从流体力学观点考察傅汝德法存在理论上的缺陷,但它的确奠定了用模试法求实船阻力的基础,为近百年来各国船模试验水池所普遍採用,他所提出的剩余阻力相似衡準值速长比,其无因次形式被冠以傅汝德数而传世。
傅汝德定律
兴波阻力是流体质量密度ρ、船长L、船速v以及重力加速度g的函式,故可以写成

同样可以列出因次方程而解得


傅汝德定律告诉我们:当船模与实船几何相似且傅汝德数相等时,那幺两者的兴波阻力係数亦必相等。
傅汝德定律还可以由另一形式表达:当船模与实船几何相似且傅汝德数相等时,两者的单位排水量兴波阻力亦必相等,即当Frm=Frs时有这样的关係:

这一关係也称傅汝德比较定理。