[实验流体力学][Matlab]船模阻力实验

例1

% C_total_model &＃61; R_total_model/(1/2*rho_model*S_model*V_model^2)
% 式中&＃xff1a;
% C_total_model 船模总阻力系数
% R_total_model 船模阻力 N
% rho_model 实验水池中的水的密度 kg*m^(-3)
% S_model 船模湿面积 m^2
% V_model 船模速度 m*s^(-1)% C_friction_model &＃61; 0.075/(lg(Re_model)-2)^2
% 式中&＃xff1a;
% C_friction_model 船模摩擦阻力系数
% Re_model &＃61; V_model*L_model/mu_model 船模雷诺数
% L_model 船模水线长 m
% mu_model 实验水池中的水的运动粘性系数 可从水温表查得% C_rest_model &＃61; C_total_model-C_friction_model
% 式中&＃xff1a;
% C_rm 船模的剩余阻力系数
% C_total_model 船模总阻力系数
% C_friction_model 船模摩擦阻力系数% Fr &＃61; V^2/(g*L) 佛鲁德数
% 根据相似定律 Fr_ruler &＃61; Fr_model/Fr_simulation
% &＃61;> V_simulation &＃61; V_model*lambda^(1/2)
% 式中&＃xff1a;
% lambda &＃61; L_simulation/L_model
% 根据相似定律 C_rest_simulation &＃61; C_rest_model% C_friction_simulation &＃61; 0.075/(lg(Re_simulation-2)^2)
% 式中&＃xff1a;
% C_friction_simulation 实船摩擦阻力系数
% Re_simulation &＃61; V_simulation*L_simulation/mu_simulation 实船雷诺数
% L_simulation 实船水线长 m
% mu_simulation 实船的水的运动粘性系数 一般取 15℃ 时的值% 通常取实船粗糙度补贴 Delta_C_friction &＃61; 0.4*10^(-3)% C_total_simulation &＃61; C_rest_model &＃43; C_friction_simulation &＃43; Delta_C_friction
% 式中&＃xff1a;
% C_total_simulation 实船总阻力系数% R_total_simulation &＃61;
% 1/2*rho_simulation*S_simulation*V_simulation^2*C_total_simulation N
% 式中&＃xff1a;
% R_total_simulation 实船总阻力
% rho_simulation 实船的水的密度 kg*m^(-3) 一般取 15℃ 时的值
% S_simulation 实船湿面积 m^2% P_effective_simulation &＃61; P_total_simulation * V_simulation/1000
% 式中&＃xff1a;
% P_effective_simulation 有效功率 kW
% P_total_simulation 总功率 W
% V_simulation 实船速度 m*s(-1)clear;% 设计数据% 尺度比
lambda &＃61; 50;% 实船水线长 m
L_simulation &＃61; 152;% 实船湿面积 m^2
S_simulation &＃61; 4075;% 实验数据% 船模速度 m*s^(-1)
V_model &＃61; [0.70.80.911.11.21.21.31.41.51.6];% 船模总阻力 N
R_total_model &＃61; [0.180420.225040.279630.353030.432090.506930.496870.62380.789141.150751.59732]/0.102;% 查表数据% 船模中水的密度 假设 15℃ kg*m^(-3)
rho_model &＃61; 0.9977730e3;% 船模中水的动力粘性系数 m^2*s^(-1)
mu_model &＃61; 0.963e-3*rho_model;% 实船中水的密度 假设 20℃ kg*m^(-3)
rho_simulation &＃61; 0.9982063e3;
mu_simulation &＃61; 1.101e-3*rho_simulation;% 约定的实船粗糙度补贴
Delta_C_friction_simulation &＃61; 0.4e-3;% 第一步 计算船模总阻力系数% 船模总阻力系数公式
C_tm_fun &＃61; &＃64;(R_tm,rho_m,S_m,V_m) R_tm./(1/2*rho_m.*S_m.*V_m.^2);% 缺少参数 S_m 因此计算船模湿面积
S_model &＃61; S_simulation/lambda^2;% 计算船模总阻力系数
C_total_model &＃61; C_tm_fun(R_total_model,rho_model,S_model,V_model);% 第二步 计算船模摩擦阻力系数% 船模摩擦阻力系数公式
C_fm_fun &＃61; &＃64;(Re_m) 0.075./(log10(Re_m)-2).^2;% 缺少参数 Re_m 因此由雷诺数公式计算船模雷诺数
Re_m_fun &＃61; &＃64;(V_m,L_m,mu_m) V_m.*L_m./mu_m;% 缺少参数 L_m 因此由比尺关系计算船模水线长
L_model &＃61; L_simulation./lambda;% 计算船模雷诺数
Re_model &＃61; Re_m_fun(V_model,L_model,mu_model);% 计算船模摩擦阻力系数
C_friction_model &＃61; C_fm_fun(Re_model);% 第三步 计算船模的剩余阻力系数% 船模的剩余阻力系数公式
C_rm_fun &＃61; &＃64;(C_tm,C_fm) C_tm-C_fm;% 计算船模的剩余阻力系数
C_rest_model &＃61; C_rm_fun(C_total_model,C_friction_model);% 第四步 计算实船的相对应速度及实船剩余阻力系数% 由比尺关系得实船速度
V_simulation &＃61; V_model.*lambda.^(1/2);% 由比尺关系得实船剩余阻力系数
C_rest_simulation &＃61; C_rest_model;% 第五步 计算实船摩擦阻力系数% 实船摩擦阻力系数公式
C_fs_fun &＃61; &＃64;(Re_s) 0.075./(log10(Re_s)-2).^2;% 缺少参数 Re_m 因此由雷诺数公式计算船模雷诺数
Re_s_fun &＃61; &＃64;(V_s,L_s,mu_s) V_s.*L_s./mu_s;% 计算船模雷诺数
Re_simulation &＃61; Re_s_fun(V_simulation,L_simulation,mu_simulation);% 计算实船摩擦阻力系数
C_friction_simulation &＃61; C_fs_fun(Re_simulation);% 第六步 计算实船总阻力系数% 计算实船总阻力系数
C_total_simulation &＃61; C_rest_simulation &＃43; C_friction_simulation &＃43; Delta_C_friction_simulation;% 第七步 计算实船总阻力% 实船总阻力公式
R_ts_fun &＃61; &＃64;(rho_s,S_s,V_s,C_ts) 1/2.*rho_s.*S_s.*V_s.^2.*C_ts;% 计算实船总阻力
R_total_simulation &＃61; R_ts_fun(rho_simulation,S_simulation,V_simulation,C_total_simulation);% 第八步 计算实船总阻力的有效功率% 计算实船总阻力的有效功率
P_effective_simulation &＃61; R_total_simulation.*V_simulation*1e-3;% 船模总阻力曲线图
subplot(3,1,1);
plot(V_model,R_total_model);
title("船模总阻力曲线图");
xlabel("V_m(m/s)");
ylabel("R_t_m(N)");% 实船总阻力曲线图
subplot(3,1,2);
plot(V_simulation,R_total_simulation);
title("实船总阻力曲线图");
xlabel("V_s(m/s)");
ylabel("R_t_s(N)");% 实船总阻力的有效功率曲线图
subplot(3,1,3);
plot(V_simulation,P_effective_simulation);
title("实船总阻力的有效功率曲线图");
xlabel("V_s(m/s)");
ylabel("P_e_s(kW)");

例2

% C_total_model &＃61; R_total_model/(1/2*rho_model*S_model*V_model^2)
% 式中&＃xff1a;
% C_total_model 船模总阻力系数
% R_total_model 船模阻力 N
% rho_model 实验水池中的水的密度 kg*m^(-3)
% S_model 船模湿面积 m^2
% V_model 船模速度 m*s^(-1)% C_friction_model &＃61; 0.075/(lg(Re_model)-2)^2
% 式中&＃xff1a;
% C_friction_model 船模摩擦阻力系数
% Re_model &＃61; V_model*L_model/mu_model 船模雷诺数
% L_model 船模水线长 m
% mu_model 实验水池中的水的运动粘性系数 可从水温表查得% C_rest_model &＃61; C_total_model-C_friction_model
% 式中&＃xff1a;
% C_rm 船模的剩余阻力系数
% C_total_model 船模总阻力系数
% C_friction_model 船模摩擦阻力系数% Fr &＃61; V^2/(g*L) 佛鲁德数
% 根据相似定律 Fr_ruler &＃61; Fr_model/Fr_simulation
% &＃61;> V_simulation &＃61; V_model*lambda^(1/2)
% 式中&＃xff1a;
% lambda &＃61; L_simulation/L_model
% 根据相似定律 C_rest_simulation &＃61; C_rest_model% C_friction_simulation &＃61; 0.075/(lg(Re_simulation-2)^2)
% 式中&＃xff1a;
% C_friction_simulation 实船摩擦阻力系数
% Re_simulation &＃61; V_simulation*L_simulation/mu_simulation 实船雷诺数
% L_simulation 实船水线长 m
% mu_simulation 实船的水的运动粘性系数 一般取 15℃ 时的值% 通常取实船粗糙度补贴 Delta_C_friction &＃61; 0.4*10^(-3)% C_total_simulation &＃61; C_rest_model &＃43; C_friction_simulation &＃43; Delta_C_friction
% 式中&＃xff1a;
% C_total_simulation 实船总阻力系数% R_total_simulation &＃61;
% 1/2*rho_simulation*S_simulation*V_simulation^2*C_total_simulation N
% 式中&＃xff1a;
% R_total_simulation 实船总阻力
% rho_simulation 实船的水的密度 kg*m^(-3) 一般取 15℃ 时的值
% S_simulation 实船湿面积 m^2% P_effective_simulation &＃61; P_total_simulation * V_simulation/1000
% 式中&＃xff1a;
% P_effective_simulation 有效功率 kW
% P_total_simulation 总功率 W
% V_simulation 实船速度 m*s(-1)clear;% -----------------新数据&＃xff08;本题的数据&＃xff09;-----------------% 尺度比
lambda &＃61; 50;% 实船水线长 m
L_simulation &＃61; 150;% 模型湿面积 m^2
S_model &＃61; 1.63;% 实验数据% 船模速度 m*s^(-1)
V_model &＃61; 1;% 船模总阻力 N
R_total_model &＃61; 3.462;% 查表数据% 船模中淡水的密度 假设 20℃ kg*m^(-3)
rho_model &＃61; 0.998e3;% 船模中淡水的运动粘性系数 m^2*s^(-1)
mu_model &＃61; 1e-6;% 实船中海水的密度 假设 15℃ kg*m^(-3)
rho_simulation &＃61; 1.03e3;% 船模中淡水的运动粘性系数 m^2*s^(-1)
mu_simulation &＃61; 1.12e-6;% 约定的实船粗糙度补贴
Delta_C_friction_simulation &＃61; 0.4e-3;% -----------------开始计算-----------------% 第一步 计算船模总阻力系数% 船模总阻力系数公式
C_tm_fun &＃61; &＃64;(R_tm,rho_m,S_m,V_m) R_tm./(1/2*rho_m.*S_m.*V_m.^2);% 如果缺少参数 S_model 使用比尺关系计算船模湿面积
if exist(&＃39;S_model&＃39;,&＃39;var&＃39;) &＃61;&＃61; 0if exist(&＃39;S_simulation&＃39;,&＃39;var&＃39;) &＃61;&＃61; 1S_model &＃61; S_simulation/lambda^2;elseerror(&＃39;没有 S_simulation 用于计算 S_model&＃39;);end
end% 计算船模总阻力系数
C_total_model &＃61; C_tm_fun(R_total_model,rho_model,S_model,V_model);% 第二步 计算船模摩擦阻力系数% 船模摩擦阻力系数公式
C_fm_fun &＃61; &＃64;(Re_m) 0.075./(log10(Re_m)-2).^2;% 缺少参数 Re_m 因此由雷诺数公式计算船模雷诺数
Re_m_fun &＃61; &＃64;(V_m,L_m,mu_m) rho_model*V_m.*L_m./mu_m;% 缺少参数 L_m 因此由比尺关系计算船模水线长
L_model &＃61; L_simulation./lambda;% 计算船模雷诺数
Re_model &＃61; Re_m_fun(V_model,L_model,mu_model);% 计算船模摩擦阻力系数
C_friction_model &＃61; C_fm_fun(Re_model);% 第三步 计算船模的剩余阻力系数% 船模的剩余阻力系数公式
C_rm_fun &＃61; &＃64;(C_tm,C_fm) C_tm-C_fm;% 计算船模的剩余阻力系数
C_rest_model &＃61; C_rm_fun(C_total_model,C_friction_model);% 第四步 计算实船的相对应速度及实船剩余阻力系数% 由比尺关系得实船速度
V_simulation &＃61; V_model.*lambda.^(1/2);% 由比尺关系得实船剩余阻力系数
C_rest_simulation &＃61; C_rest_model;% 第五步 计算实船摩擦阻力系数% 实船摩擦阻力系数公式
C_fs_fun &＃61; &＃64;(Re_s) 0.075./(log10(Re_s)-2).^2;% 缺少参数 Re_m 因此由雷诺数公式计算船模雷诺数
Re_s_fun &＃61; &＃64;(V_s,L_s,mu_s) rho_simulation*V_s.*L_s./mu_s;% 计算船模雷诺数
Re_simulation &＃61; Re_s_fun(V_simulation,L_simulation,mu_simulation);% 计算实船摩擦阻力系数
C_friction_simulation &＃61; C_fs_fun(Re_simulation);% 第六步 计算实船总阻力系数% 计算实船总阻力系数
C_total_simulation &＃61; C_rest_simulation &＃43; C_friction_simulation &＃43; Delta_C_friction_simulation;% 第七步 计算实船总阻力% 实船总阻力公式
R_ts_fun &＃61; &＃64;(rho_s,S_s,V_s,C_ts) 1/2.*rho_s.*S_s.*V_s.^2.*C_ts;% 如果缺少参数 S_model 使用比尺关系计算船模湿面积
if exist(&＃39;S_simulation&＃39;,&＃39;var&＃39;) &＃61;&＃61; 0if exist(&＃39;S_model&＃39;,&＃39;var&＃39;) &＃61;&＃61; 1S_simulation &＃61; S_model*lambda^2;elseerror(&＃39;没有 S_model 用于计算 S_simulation&＃39;);end
end% 计算实船总阻力
R_total_simulation &＃61; R_ts_fun(rho_simulation,S_simulation,V_simulation,C_total_simulation);% 第八步 计算实船总阻力的有效功率% 计算实船总阻力的有效功率
P_effective_simulation &＃61; R_total_simulation.*V_simulation*1e-3;disp(V_simulation);
disp(R_total_simulation);