低于什么弗洛德数，我可以忽略船上的造波阻力？

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我想对船只进行一些非常简化的阻力计算。我的希望是，计算皮肤摩擦阻力足以获得对电涌阻力的良好估计。

由于造波阻力与速度密切相关，因此我认为当船舶低于特定速度时，可以忽略它。我还假设我必须使用弗洛德数而不是速度来考虑船只的大小。

我已经在书本和互联网上看到低于Fn = 0.1和Fn = 0.2的弗洛伊德数，但是如果您计算一条吃水线为100 m的船只的速度，您将得到：

V = 0.1 \cdot \sqrt{9.81 {m/s}^{2} \cdot 100 m} \approx 3.13 m/s \approx 6.08 knots

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

V = 0.2 \cdot \sqrt{9.81 {m/s}^{2} \cdot 100 m} \approx 6.26 m/s \approx 12.16 knots

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

在我看来，这个价值似乎太高了。对于某些船舶而言，12.16海里的航速几乎是服务速度，而6海里的航速也很高。

Fn = 0.1和Fn = 0.2是否是合理的数字，如果不是，那么我应该保持低于Froude数以能够忽略造波阻力吗？

drag marine-engineering

— 米卡·桑德兰
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我要问什么是造浪阻力。 en.wikipedia.org/wiki/Wave-making_resistance。这是将水推开的能量，并且始终存在。

— 乔治·赫罗德

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您的直觉是正确的，那是很高的。但是，您需要非常缓慢地移动，才能将产生波的阻力忽略不计。而且，由于它通常高于皮肤摩擦，因此我认为您不会现实地预期会有明显的皮肤摩擦和微不足道的造波阻力。也许更好的简化方法是忽略皮肤摩擦，而只关注波的形成阻力。

— 奥列克·沃纳（Olek Wojnar）
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这些是否为合理的弗洛德数取决于所讨论容器的长度。对于一艘100 m的船，这些数字可能很高，但对于5 m的小艇，这些数字可能很小。

$V^2$ $V^6$ $1.34L$

对于较小的速长比，皮肤摩擦将占主导地位，而对于较大的速比，波浪摩擦很重要。我发现一个示例值是，在速度/长度= 1时，皮肤摩擦力约为总阻力的65％。

通常，大型船的速度/长度较低，并且蒙皮摩擦将占主导地位。另一方面，橡皮艇或皮划艇等小型排水船的波浪阻力会导致皮肤摩擦。

— 尼瓦格
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“船体速度”实际上是速度与长度的平方根之比。为了使事情更加混乱，长度以英尺为单位，速度以节为单位。这就是常数1.34产生的方式。（ProTip：让我们再也不说了！）

$R_w$ $R_w$

$C_w = R_w/(0.5 \rho U^2 S)$ $\rho$ $U$ $S$

$C_w$

$F_h = U/\sqrt{g h}$ $g$ $h$

$C_w$ $F_h \rightarrow 1$ $F_h =1$

$F_h < 1$ $F_h > 1$ $0.9 < F_h < 1.1$

在跨临界状态下，船体还会承受力和力矩，从而显着改变其相对于不受干扰的自由水面的姿态。船体的修整和沉沉被称为“下蹲”。这种现象很难准确预测。它可能会对阻力产生一些影响，但更重要的是，在浅水中，船舶也有抵靠海床着陆的危险。这可能导致大量的收入损失，并且也有因这种现象造成的死亡。

有限深度的波型非常有趣...

$F_h$ $F_h = 1$

对于次临界速度，会出现横波（垂直于船舶航迹的那些）。在超临界流中，横向波消失了。（简而言之，他们无法跟上飞船的步伐）。

披露：这些模式是使用我的（免费）程序Flotilla制作的。

可以在以下位置找到更多模式：

www.cyberiad.net/wakeimages.htm

— 裂蝇
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您很正确地认为，弗洛德数（Fr）对于波阻非常重要。

nivag给出的关于速长比（也称为“船体速度”）的答案是不正确的。通常会引用该限制，但是，有一种说法是，排水型船体不可能超过该限制。船舶的行进速度可以超过该比率所暗示的速度，但是对于常规船舶而言，能源需求通常是高昂的。

$1.34 L$

除了皮肤摩擦之外，您还需要考虑“形式阻力”。该组件对于低Fr的短截船体（即长束比L / B小）很重要。在相同的Fr下，拖船的形状阻力要比划船壳大。

如果船体有尾板（即截断）船尾，则当尾板未完全干燥时，也会有很大的阻力。在这种情况下，会有很多涡流，并且在低弗洛德数下可能会在船尾后面打波。在较高的Fr下，横梁是干燥的，并且波阻和形式阻力要低得多。

如果您告诉我们更多有关船的主要比例（例如排水量，长度，横梁和吃水深度）的信息，我们可能会提供更多建议。

如果船体相当细长，例如L / B> 5，则可以尝试使用一些免费软件来估算总阻力（粘性+波浪）。参见，例如，Michlet和Flotilla。

水深也会影响波浪阻力。在这种情况下，基于深度的弗劳德数起着重要的作用，非常类似于空气动力学中的马赫数。Michlet和Flotilla都可以让您改变水深并查看对波阻和波型的影响。

— 裂蝇
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有趣的答案！我不太了解如何使用您讨论的速长比。速度/长度的单位为1 /时间，您给出的数字（即1.34 L）的长度为单位。我想念什么？数字1.34有单位吗？更具体地讲；如果我有一艘长5米的常规船，以m / s为单位的速度限制是多少？

— 克里斯·穆勒