Сопротивление движению тел в жидкости
Задача №1
Дано: размеры пластины
![](/images/image001-2276.png)
Скорость движения
![](/images/image002-2066.png)
Температура воды
![](/images/image003-1860.png)
Определить: сопротивление трения плоской пластины.
Решение:
Определим число Рейнольдса по формуле
![](/images/image004-1664.png)
![](/images/image005-1590.png)
![](/images/image006-1493.png)
Где - скорость движения плоской пластины, м/с;
![](/images/image007-1383.png)
- длина плоской пластины, м;
![](/images/image008-1281.png)
- кинематическая вязкость воды, при, = 1,31-10-6 М2/с.
![](/images/image009-1213.png)
Критическое значение числа Рейнольдса составляет ReКр = 3-105.
Из этого следует, что при решении задачи следует учитывать возможный ламинарный участок пограничного слоя. Поэтому определяем длину ламинарного участка по формуле
![](/images/image010-1134.png)
![](/images/image011-1120.png)
Где ReКр-критическое число Рейнольдса.
Затем определим коэффициент сопротивления для ламинарного режима
![](/images/image012-1021.png)
![](/images/image013-983.png)
Находим сопротивление плоской пластины для ламинарного слоя
![](/images/image014-951.png)
![](/images/image015-901.png)
![](/images/image016-854.png)
Где - плотность воды, кг/м3;
![](/images/image017-841.png)
- ширина плоской пластины, м.
Определим величину потери импульса
![](/images/image018-813.png)
![](/images/image019-769.png)
![](/images/image020-740.png)
При чисто турбулентном режиме в пограничном слое величина потери импульса могла бы быть достаточна на расстоянии, которое определим по формуле
![](/images/image021-718.png)
Определим
![](/images/image022-697.png)
![](/images/image023-646.png)
![](/images/image024-642.png)
Определим условное число Рейнольдса
![](/images/image025-632.png)
Определим число Рейнольдса при расстоянии
![](/images/image026-611.png)
![](/images/image028-591.png)
![](/images/image029-571.png)
Определим коэффициенты сопротивления при расстояниях и
![](/images/image030-560.png)
![](/images/image031-536.png)
![](/images/image032-523.png)
Определим сопротивления на длинах и по формуле
![](/images/image033-518.png)
![](/images/image034-498.png)
![](/images/image035-494.png)
![](/images/image036-484.png)
Определим сопротивление на участке с турбулентным режимом
![](/images/image037-481.png)
![](/images/image038-471.png)
Определим полное сопротивление плоской пластины по формуле
![](/images/image039-454.png)
![](/images/image040-461.png)
Задача №2
Дано: размеры судна Lc Ч Bc = 50 Ч 8 м;
Длина цилиндрической вставки Lц = 0,7 Lc;
Скорость движения судна V = 5,2 м/с;
Коэффициент полноты корпуса д = 0,6;
Материал корпуса - сталь;
Осадка Т = 2,3 м.
Определить: силу сопротивления движению судна.
Решение:
Сопротивление воды движению судна складывается из трех составляющих
![](/images/image041-434.png)
![](/images/image042-422.png)
Где - сопротивление трения;
![](/images/image043-418.png)
- сопротивление формы;
![](/images/image044-406.png)
- волновое сопротивление.
В практических расчетах и при моделировании сопротивление формы и волновое объединяют
![](/images/image045-392.png)
![](/images/image046-376.png)
Где - остаточное сопротивление.
Тогда полное сопротивление воды движению судна
![](/images/image047-375.png)
![](/images/image048-364.png)
На практике в судовых тяговых расчетах сопротивление трения определяется по формуле
![](/images/image049-373.png)
![](/images/image050-360.png)
![](/images/image051-355.png)
Где - коэффициент, учитывающий кривизну поверхности судна;
![](/images/image052-345.png)
- безразмерный коэффициент трения технически гладкой эквивалентной пластины, имеющей площадь смоченной поверхности, равную площади расчетного судна, определяют по формуле
![](/images/image053-337.png)
![](/images/image054-336.png)
![](/images/image055-341.png)
- безразмерное число Рейнольдса,
![](/images/image056-318.png)
![](/images/image057-315.png)
V - скорость движения судна;
L - длина судна;
- коэффициент кинематической вязкости воды, при температуре 10О С
![](/images/image058-308.png)
М/с;
![](/images/image059-311.png)
- добавка к коэффициенту трения гладкой поверхности эквивалентной пластины для учета влияния шероховатости обшивки,
![](/images/image060-306.png)
![](/images/image061-305.png)
- коэффициент сопротивления выступающих частей корпуса,
![](/images/image062-294.png)
![](/images/image063-287.png)
- смоченная поверхность судна.
Смоченную поверхность судна определяют приближенно по формуле
![](/images/image064-287.png)
,
,
![](/images/image065-286.png)
![](/images/image066-278.png)
Где - расчетная осадка судна;
![](/images/image067-268.png)
- коэффициент полноты объемного водоизмещения;
![](/images/image068-255.png)
Расчетная ширина судна.
Коэффициент, учитывающий кривизну поверхности судового корпуса, зависит от отношения L/B, Кк = 1,0375.
Остаточное сопротивление
![](/images/image069-242.png)
![](/images/image070-249.png)
![](/images/image071-240.png)
Где - безразмерный коэффициент остаточного сопротивления расчетного судна, отнесенный к водоизмещению.
![](/images/image072-244.png)
Значение коэффициента устанавливают по результатам натурных испытаний судна-прототипа. Прототип выбирают с наиболее близким отношением L/B и со сходными очертаниями кормы [1 (приложение3)]. Значение коэффициента для судна-прототипа определяют по зависимости [1 (приложение 4)]. Как правило, размеры расчетного судна и судна-прототипа не совпадают. Поэтому значения коэффициента для расчетного судна определяют с учетом поправок на разницу в размерах
![](/images/image073-244.png)
![](/images/image074-246.png)
![](/images/image075-245.png)
Где - коэффициент остаточного сопротивления прототипа, ;
![](/images/image076-231.png)
- коэффициенты, учитывающие разницу в соотношениях основных размеров расчетного судна и судна прототипа [1 (приложение 5)],
; ; ;
![](/images/image077-222.png)
![](/images/image078-217.png)
![](/images/image079-222.png)
![](/images/image080-214.png)
![](/images/image081-211.png)
![](/images/image082-209.png)
- длина цилиндрической вставки корпуса судна;
![](/images/image083-209.png)
- объемное водоизмещение судна,
![](/images/image084-208.png)
,
![](/images/image085-205.png)
.
Число Фруда для судна
![](/images/image086-205.png)
,
![](/images/image087-202.png)
.
Устанавливаем величину отношений для расчетного судна и для судна-прототипа
![](/images/image088-198.png)
По графикам [1 (приложение 5)] определяем следующие зависимости
; ;
; ;
;
![](/images/image089-194.png)
![](/images/image090-187.png)
![](/images/image091-177.png)
![](/images/image092-173.png)
![](/images/image093-175.png)
![](/images/image094-181.png)
![](/images/image095-172.png)
![](/images/image096-175.png)
; .
Вычисляем значения поправок
![](/images/image097-168.png)
![](/images/image098-171.png)
![](/images/image099-165.png)
![](/images/image100-162.png)
Посчитаем сопротивление движению судна движущемуся на различных скоростях. Значения скоростей и соответствующих сопротивлений занесем в таблицу 1.
Таблица 1 - Сопротивления движению судна движущемуся с различными скоростями
V, м/с |
0 |
1,5 |
2,5 |
4,0 |
5,2 |
6,0 |
R, кН |
0 |
4,0 |
10,9 |
27,6 |
46,2 |
61,2 |
Для наглядности построим график зависимости сопротивления от скорости
![зависимость сопротивления движению судна от его скорости](/images/image101-164.png)
Рисунок 1 - Зависимость сопротивления движению судна от его скорости
Задача №3
Дано: размеры плота Lп Ч Вп = 320 Ч 60 м;
Осадка плота Тп = 1,1 м;
Скорость плота Vп = 1,2 м/с.
Определить: силу сопротивления воды плоту.
Решение:
Сопротивление плот буксирный судно
Сопротивление воды движению сортиментных пучковых плотов при оптимальной длине буксирного каната на глубокой и спокойной воде определяют по формуле
![](/images/image102-155.png)
,
Где СФ - коэффициент сопротивления формы: для сортиментных плотов СФ зависит от отношения ВП/ТП.
Таблица 2 - Значения коэффициента сопротивления формы
ВП/ТП |
1 |
10 |
20 |
40 |
60 |
100 |
200 |
СФ |
1,10 |
1,40 |
1,55 |
1,72 |
1,80 |
1,88 |
1,96 |
Для сортиментного плота с габаритами 320Ч60 м, СФ=1,756;
- ? - площадь поперечного сечения плота под водой, м2, ? = 0,84BПТП, ?= 0,84-60-1,1 = 55,44 м2;
СТр - коэффициент сопротивления трению, для сортиментных СТр=0,009;
- S - площадь смоченной поверхности плота, м2; S = LП(BП+2ТП),
Для плота с габаритами 320Ч60 м
S = 320-(60+2-1,1) = 19904 м2.
С - плотность воды, с =1000 кг/м3;
V - скорость движения плота;
![](/images/image103-161.png)
Посчитаем сопротивление воды сортиментному плоту движущемуся с различными скоростями в спокойной воде. Значения скоростей и соответствующих сопротивлений занесем в таблицу 2.
Таблица 2 - Сопротивления воды плоту движущемуся с различными скоростями
V, м/с |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
Rп, кН |
34,6 |
88,5 |
138,2 |
199,1 |
311,0 |
Для наглядности построим график зависимости сопротивления от скорости.
![график зависимости сопротивления от скорости](/images/image104-156.png)
Рисунок 2 - График зависимости сопротивления от скорости
Список использованных источников
Барабанов В. А. Теоретический чертеж судна. Остойчивость. Тяговые расчеты: методические указания к выполнению заданий по курсу "Судовые перевозки". - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. - 38 с.
Похожие статьи
-
Согласно варианту 12 исходными данными для определения сил сопротивления движению автомобиля и мощностей на их преодоление являются: тип пожарного...
-
Сопротивление движению поезда - Режимы движения поезда и силы, действующие на него
Возникающие при движении поезда силы трения в узлах подвижного состава, силы взаимодействия между подвижным составом и путем, наружными поверхностями...
-
Данный график позволяет определить: затраты топлива на любом участке пути, сумму всех затрат, расход топлива на единицу транспортной работы, максимальную...
-
Каждое предложение должно быть экономически обоснованным, выгодным с точки зрения национальных интересов. Поэтому по всем разработанным предложениям...
-
Измерение температуры термометрами электрического сопротивления (ТС) основано на свойствах проводников и полупроводников изменять свое активное...
-
Самосвал автомобиль экскаватор уклон Согласно варианту 12 исходными данными для определения сопротивления копания грунта бульдозером являются: марка...
-
Каждое предложение должно быть экономически обоснованным, выгодным с точки зрения национальных интересов. Поэтому по всем разработанным предложениям...
-
Подвижный поезд тяговый тормозной Расчет массы состава при условии движения на расчетном подъеме с равномерной скоростью Если длина труднейшего подъема...
-
Расчеты по определению удельных равнодействующих сил необходимы для построения диаграммы удельных сил, действующих на поезд при различных движения: в...
-
Текущее ускорение автомобиля на I -ой передаче при любой скорости движения V определяется по формуле (47): Трансмиссия передача камаз разгонный (47) На...
-
Выбираем расчетный подъем Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в выбранном направлении элемент профиля пути, на котором достигается...
-
Второе условие. Мощности двигателя должно быть достаточно для обеспечения движения автогрейдера с максимальной транспортной скоростью VТ тах = 8,3...12,5...
-
Определение максимальной скорости движения автомобиля на i-ой передаче Под приемистостью автомобиля понимают его способность быстро увеличивать скорость...
-
Сравнительно простой, он связан с большой трудоемкостью расчетно-графических операций, поэтому он эффективен при небольшом числе светофорных объектов....
-
Расчет режима светофорной сигнализации - Организация автомобильных перевозок и безопасность движения
Для расчета длительности цикла и составляющих его тактов необходимо определить потоки насыщения и фазовые коэффициенты. Поток насыщения рассчитывается по...
-
Износ или разрушение сальника штока; забоины, задиры на штоке, повреждение хромового покрытия; усадка или повреждение уплотнительного кольца резервуара...
-
Начальная скорость автомобиля при торможении V0 = 30 км/ч. Тормозной путь Sт - путь, проходимый автомобилем от момента срабатывания тормозного привода до...
-
При расчете данного раздела применяется метод наименьших квадратов. Для этого составляется уравнение регрессии: Где - коэффициент регрессии, -свободный...
-
ТсцТN TN-тяговое усилие при заданной скорости: TN=, кН; Где: = КПД = 0,8, U - скорость перемещения машины, м/с TN=, кН; Определение силы тяги по...
-
Порты, портовые сооружения и их техническая эксплуатация
Порты, портовые сооружения и их техническая эксплуатация Расчет потребности порта в грузовых причалах. Погрузочно-разгрузочные работы выполняются в три...
-
При введении светофорного регулирования число конфликтных точек сокращается и довольно часто снижается степень их опасности, что является эффективным...
-
Скорости движения - Технические основы создания машин
Скорости движения автогрейдера определяют в значительной мере его производительность. Величина скорости обычно ограничивается в рабочем режиме...
-
Количество фаз светофорного регулирования должно равняться назначенному количеству групп потоков. Кроме того, необходимо учитывать, что увеличение...
-
Сцепление колеса с рельсом тем сильнее, чем больше сила Р о (см. рис. 2), с которой колесная пара давит на рельс. Сцепление, необходимое для реализации...
-
Итак, пробок можно избежать, а пропускную способность магистрали можно увеличить многократно за счет изменения пространственного расположения полос...
-
Различают три основных режима движения поезда: тяга, выбег и торможение. В режиме тяги (контроллер включен) на поезд действуют сила тяги локомотива и...
-
Обзор подобных схем - Разработка измерителя температуры охлаждающей жидкости
Основные требования предъявляемые к индикатору измерителя охлаждающей жидкости это точность измерений и высокая надежность. Принцип работы штатного...
-
Расчет показателей использования локомотивов выполнен в таблице 1.6. Таблица 1.6 - Показатели использования локомотивов Наименование показателя и...
-
Оценка условий движения с помощью коэффициентов аварийности Для оценки степени обеспечения безопасности движения используется метод коэффициента...
-
Сооружения и устройства станции должны находиться в постоянной исправности и чистоте. Начальник станции обязан осуществлять контроль за исправным...
-
При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значения составляющих уравнения силового...
-
Для получения итогового коэффициента расчетной скорости необходимо определить частные коэффициенты учитывающие: - kрс1 - ширину основной укрепленной...
-
Рассмотрим уравнения движения в проекциях на касательную и нормаль траектории: , , , Эта система уравнений интегрируется при следующих начальных...
-
S, м T, c Авт 1 Авт 2 400 32 25 1000 46,7 47,8 Вывод: Приемистость автомобиля - способность быстро увеличивать скорость движения. Оценочными параметрами...
-
Тягово-скоростные характеристики автомобиля - Расчет автомобиля Урал-4320
Тягово-скоростные характеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые усилия на ведущих колесах и динамический фактор автомобиля, определяются...
-
Организация рабочего места монтажника радиоаппаратуры Рабочим местом называется часть производственной площади, отведенной (закрепленной) одному или...
-
Определяем стандартные размеры элементов, которые применяются в схеме, и сводим данные в таблицу. Наименование групп компонентов Кол-во N, шт. Длина L,...
-
Т'сц=Тсц - (W2+W3+W4+W5) Т'сц=288,45 - (55,2+33,7+4,7+19,2) =175,6кН Запас тягового усилия по мощности двигателя: Т'маш=ТN - (W2+W3+W4+W5) Т'маш=246,8-...
-
Выбор элементной базы - Разработка измерителя температуры охлаждающей жидкости
Выбор резисторов При выборе резисторов, прежде всего, обращаем внимание на их габариты, стоимость и надежность, которая обусловлена наработкой на отказ....
-
Расчет диаграмм равнодействующих сил Для определения мероприятий по усилению системы электроснабжения межподстанционной зоны участка Медвежья Гора -...
Сопротивление движению тел в жидкости