船是否會受到綠色箭頭所示的力的作用?
01-13
附圖是一張海面的俯視圖,機翼形非對稱的船(紅色)沿藍色箭頭所示的方向在海面上航行,問,船是否受到綠色箭頭所示的方向的力的作用?為什麼?
謝邀
這個形狀是伯努利原理在教材里的一個典型示範,我猜想題主這個問題是想探討一下伯努利方程的適用。流體不是我的方向,也基本忘記了如何推導伯努利方程了。很抱歉,理論上我解釋不了。不過我可以分享一條這個形狀的船。
俄羅斯的側向破冰船「波羅的海(Baltika)」號
IMO:96492372014年建於芬蘭的Arctech Helsinki船廠。這條船的母型布置圖
最下面兩幅就是俯視圖,基本上和題主示例的樣子差不多,一側平直一側肥大。為了研發這個船型,船廠在赫爾辛基科技大學的船舶實驗室做了多次實驗。
實驗驗證了船舶的最小阻力方向,推進性,操縱性和船舶穩性四個部分。
首先是船舶最小阻力方向
實驗選取了船舶中軸方向的-10度到10度這個範圍進行拖曳實驗。最終發現,沿-5度方向前進是船舶的最小阻力方向,也就是向船身肥大側轉5度(逆時針方向5度)這個航向是阻力最小的。其次是推進性,
根據前面實驗的最小阻力方向,理論上我們的最小推進力方嚮應該也在-5度方向。但是推進性實驗表明這個理論數值並不完全正確,因為螺旋槳產生的水流會對船體周邊水流產生影響,導致最小阻力方向會發生一定變化。這個變化又和速度有很大的關係,在不同速度下,最小阻力方向變化方向也會產生改變。操縱性和穩定性和本題無關,節約空間就不說了。
從這些實驗我們能看出,我們的理論在面對複雜流場時,其實說服力是不足的。最實際的辦法還是模型實驗。
補充這條船的相關信息 Length 76.4 m Length in waterline 72.1 mBreadth maximum 20,5 m
Draught, at design waterline 6.3 mDeadweight at design draught, abt. 1150 t Installed power 9,0 MWPropulsion power 7,5 MW Speed 14 knots Speed at 1.0 m level ice 3,0 knots Crew 24 Special personnel 12 GT 3800 Cargo deck 380 m2
Range 4500 nautical miles
Classification: RMRS Class notation:KM Icebreaker6, [1], AUT1-ICS, OMBO, FF3WS, EPP, DYNPOS-1, ECO-S, Oil
recovery ship (&>60°C), Salvage ship, Tug, HELIDECK很漂亮的一條船
明確回答,是。船體兩側受到的壓力差會產生綠色方向合力。
那個綠色的是升力吧。首先同一個流體域中流速大的地方壓力小,機翼因為上下兩面不對稱,導致上表面流速快,下表面的流速慢,所以下表面收到的壓力大於上表面,體現為升力。這是伯努利方程的一部分。@水銀提到的那種特型船向正前方行駛就會有升力。另外,在一般的船型中,舵通過轉動可以調節舵兩側的水流速度從而可以提供側向的升力,完成船體的轉向。另外,伯努利方程需要在相同性質的流體中使用。如果你想問會不會因為空氣不流動,船底水流流動而產生浮力,那是不對的。
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