волновое сопротивление

ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ в тяжёлой жидкости - одна из составляющих сил сопротивления жидкости движению тела. При движении тела по поверхности жидкости или около поверхности раздела жидкостей разной плотности на этих поверхностях образуются системы гравитац. волн (см. Волны на поверхности жидкости, Внутренние волны), изменяющие распределение давлений жидкости по поверхности тела по сравнению с распределением, к-рое было бы при движении тела в безграничной жидкости. Результирующая вызванных волнами сил давления, направленная противоположно движению тела, представляет собой силу В. с. Работа, затраченная при движении тела на преодоление В. с., превращается в энергию волн. Величина В. с. зависит от формы тела, глубины его погружения под поверхностью, на к-рой возникают волны, от скорости v его движения, глубины и ширины фарватера, где происходит движение.

Волнообразование при движении тела зависит от Фруда числа (где l-длина тела, g -ускорение свободного падения). При равенстве чисел Fr геометрически подобных тел, напр. судна и его модели, достигаются геом. подобие волновых картин и равенство коэф. B. с. , где R_В- сила В. с., r - массовая плотность жидкости, S-площадь смоченной поверхности тела.

В. с. начинает играть заметную роль в общем балансе сопротивления судна только с чисел Fr=0,1-0,15 для полных судов и 0,15-0,20 для острых. Коэф. В. с. судов обычных форм имеет абс. максимум в области Fr=0,5; с уменьшением глубины максимум В. с. перемещается в сторону меньших чисел Fr. В. с. сильно возрастает, когда судно движется со скоростью, равной нек-рой критич. скорости движения волн для данной глубины. Возрастание коэф. B. c. с ростом числа Fr до его абс. максимума на эксперим. кривых (рис.) носит неравномерный характер, образуя на кривой местами выпуклости, местами вогнутости. Малые изменения формы судна и его скорости могут приводить к достаточно большим изменениям В. с. При одной и той же скорости движения с удлинением корпуса судна его В. с. может как увеличиваться, так и уменьшаться. Это связано с интерференцией носовой и кормовой систем поперечных и в меньшей степени продольных волн, создаваемых движущимся судном. При благоприятной интерференции волны этих систем ослабляют друг друга, а следовательно, работа по созданию волн, а с ней и В. с. становятся меньше.

Зависимость коэффициента волнового сопротивления от Fr при поступательном движении судна: 1 - на глубокой воде; 2 - в глубоком, но узком канале; 3 - на мелкой воде.

В случае движения тел под поверхностью жидкости их B. с. уменьшается с увеличением погружения тела. Практически при погружении тела на глубину, равную половине его длины, В. с. пренебрежимо мало.

Методы теоретич. гидродинамики позволяют рассчитывать В. с. при предположении о малости амплитуд порождаемых волн в идеальной (лишённой вязкости) жидкости. Волны такого типа возникают в случае движения тела произвольной формы достаточно глубоко под поверхностью, а также движения по поверхности воды "тонких" судов, т. е. имеющих незначит. углы наклона судовой поверхности к диаметральной плоскости. Расчёты по теоретич. ф-лам, как правило, хорошо согласуются с эксперим. данными.

Лит.: Сретенский Л. H., Теория волновых движений жидкости, 2 изд., M., 1977; Кочин H. E., Собр. соч., т. 1-2, М.- Л., 1949; Апухтин П. А., Войткунский Я. И., Сопротивление воды движению судов, M.- Л., 1953; Павленко Г. E., Сопротивление воды движению судов, M., 1956. С. С. Войт.

   <<      Предметный указатель      >>