船舶螺旋桨理论与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:哈工程大

作者:王国强董世汤

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:2005-5

价格:38.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787810736435

丛书系列:

图书标签:

• 船
• 水上自行车
• 船舶螺旋桨
• 螺旋桨理论
• 螺旋桨设计
• 船舶工程
• 船舶推进
• 流体力学
• 水动力学
• 船舶机械
• 船舶与海洋工程
• 工程技术

《海事工程中的流体力学基础与船舶动力系统优化》 图书简介 本书深入剖析了现代海事工程领域中流体力学原理的实际应用，重点聚焦于船舶系统性能的提升与效率优化。全书旨在为船舶设计师、海洋工程师以及相关领域的研究人员提供一套全面而实用的理论框架与工程实践指南，尤其侧重于在复杂海洋环境中实现高效能运作的系统性方法。 第一部分：流体力学基础理论在海事工程中的重构 本部分首先回顾了经典流体力学在处理船舶运动相关问题时的核心概念。内容涵盖了连续介质假设、牛顿流体与非牛顿流体的特性，并着重讲解了雷诺数、马赫数在船舶尺度效应分析中的临界作用。 1.1 船舶周围流场的简化模型与复杂性分析： 详细阐述了从二维理想流体模型到三维粘性湍流模型的演进过程。讨论了边界层理论在评估船体兴波阻力与摩擦阻力中的核心地位，特别是层流到湍流转捩点的预测方法。 1.2 势流理论与粘性效应的耦合： 介绍了茹科夫斯基定理、库塔-儒可夫斯基（Kutta-Joukowski）升力定理在理解船体产生的诱导流场中的应用。重点分析了粘性流体对流场分离和尾流区发展的影响，并引入了边界层分离判据，如形状因子和压力梯度参数。 1.3 波动理论与海洋环境的相互作用： 探讨了波浪运动学与动力学的基本方程，如 Airy 波理论、斯科特威夫（Scotch Wave）模型。分析了船体在规则波与不规则波中的运动响应（六自由度），并引入了附加质量与阻尼的概念，这是理解船舶动态稳定性的关键。 第二部分：船舶阻力与推进效率的精细化评估 本章是全书的核心技术板块，致力于提供一套超越传统经验公式的、基于先进数值方法的阻力评估与推进装置匹配技术。 2.1 摩擦阻力和剩余阻力的精确分离技术： 系统介绍了 ITTC 57 标准摩擦阻力线的使用规范，并深入探讨了如何利用现代试验技术（如分段测力）和 CFD 方法来精确量化剩余阻力（包括兴波阻力和形状阻力）。特别关注了船体表面粗糙度对长期阻力增加的预测模型。 2.2 湍流模型在船体阻力计算中的应用： 对 Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) 方程的求解进行了详尽的介绍。重点对比了 $k-epsilon$ 模型、 $k-omega$ SST 模型以及 LES（大涡模拟）在捕捉复杂船艉流场、尤其是舵与螺旋桨工作区域流场方面的优劣。强调了网格划分策略对计算结果准确性的决定性影响。 2.3 推进器与船体间相互作用的理论： 深入分析了推进器工作时对船体尾流场的修正作用，以及船体对推进器进流场的影响。详细阐述了有效度和相对均相性因子的计算方法，这是确保推进装置在实际工况下实现设计效率的基石。 第三部分：船舶动力系统集成与能效管理 本部分从系统工程的角度出发，探讨了如何将流体力学分析成果转化为实际的船舶性能提升方案，尤其关注燃料消耗的优化。 3.1 船舶能效设计指标（EEDI/EEXI）的工程实现： 结合 IMO 的最新法规要求，阐述了如何通过优化船型设计参数（如水线面系数、棱角化设计）和推进系统布局来满足能效指标的限制。分析了船体线型优化在降低阻力坡度上的作用。 3.2 船体减阻技术的前沿进展： 全面梳理了主动式与被动式减阻技术。被动技术包括空气润滑系统（Air Lubrication System, ALS）的流体力学机理、表面纹理化技术（如仿生学设计）。主动技术则侧重于利用微射流或等离子体激励技术来控制边界层分离，提高推力效率。 3.3 混合动力与全电推进系统的流体力学考量： 探讨了在新型动力架构下，如何重新设计推进装置的布局以适应分布式能源的特点。分析了在低速或部分负荷工况下，多种推进装置（如吊舱式推进器、导管式推进器）在复杂流场中的性能表现，并讨论了如何通过优化控制策略来匹配瞬时功率需求和流体动力学约束。 第四部分：海洋结构物与流体耦合动力学 本书的最后一部分将视角拓展到海洋工程结构，关注流体载荷对浮式结构稳定性的影响。 4.1 规则与不规则波载荷的计算： 基于三维线性势流理论（如 Morison 方程、3D Source Distribution Method），讲解了如何计算作用于系泊系统、导管架平台以及浮式储油卸货装置（FPSO）上的瞬时流体载荷。 4.2 砰击（Slamming）与摇荡（Sloshing）的非线性分析： 重点分析了高速船首在剧烈运动中发生的砰击现象。介绍了计算砰击冲击压力峰值的经验模型与 CFD 耦合模型。同时，对密闭或半密闭舱室中液体晃荡产生的动水压力和力矩进行了深入的非线性建模，这对于油轮和 LNG 船的稳性评估至关重要。 本书内容严谨，图表丰富，结合了大量实际工程案例分析，旨在为读者提供一个从基础理论到前沿工程实践的无缝衔接的学习路径。它不是对单一推进装置原理的简单罗列，而是对整个船舶-海洋环境-动力系统耦合问题的系统性解决方案的探讨。

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这本厚重的书，拿到手里就感觉分量十足，封面设计朴实，一看就是那种专为专业人士准备的硬核教材。我本来对手头的某个复杂项目有些疑惑，特别是涉及到水动力学模拟的边界条件处理上，总觉得传统方法有些力不从心。翻开目录，立刻被其中关于桨叶型线优化和空化现象深入解析的部分吸引住了。作者似乎对流体力学有着近乎偏执的钻研精神，每一个公式的推导都力求详尽，甚至连一些在教科书上常常被一笔带过的简化假设，这里也给出了详尽的讨论和适用范围的界定。书中对于三维粘性流体在叶片表面的作用分析得极为透彻，特别是关于非定常载荷对材料疲劳影响的章节，对我启发很大，让我重新审视了现有设计规范的保守性。这本书的图表质量非常高，许多示意图的精细度远超我之前接触的任何相关文献，让人能直观地感受到理论的重量感和实践指导性。

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这本书的阅读体验，坦率地说，初看时有些门槛，因为它对读者预设的数学基础要求较高，特别是在处理傅里叶变换和张量分析时，我不得不频繁地翻阅附录或查阅其他参考资料来巩固基础。然而，一旦跨过那道坎，接下来的内容就像打开了一扇新世界的大门。它对不同工作状态下，桨叶尖端涡流结构演化的描述，简直就是一幅流动的、动态的画面。作者对经典理论的引用和批判性继承做得非常到位，他没有盲目照搬经典，而是针对现代高速船舶的特殊工况，提出了独到的修正模型。特别是书中关于噪声与振动控制那几章，给出了大量基于模态分析的解决方案，这些都是我过去在项目报告中难以找到的、真正具有实战价值的“干货”。读完后，我感觉自己对“安静”船舶的设计有了更深刻的理解，不再是简单地减少空泡破裂声，而是从源头优化了能量传递的效率和均匀性。

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我发现这本书最大的特点在于它对“应用”的重视程度远远超出了我对一本理论专著的预期。它不是停留在抽象的数学推导上，而是紧密围绕着实际的船舶设计流程展开。比如，在谈到如何根据不同的航行任务（拖曳、高速巡航、低速机动）来选择最佳桨型时，作者提供了一套非常实用的决策树和权重评估方法。这套方法论，清晰地展示了工程实践中如何平衡效率、可靠性与成本之间的复杂关系。书中对于特定船型，比如穿浪双体船或大型集装箱船，在特定主机扭矩曲线下的最佳桨叶特性拟合过程，做了手把手的推演。这对于我这样需要经常进行船舶性能参数选型和修正的工程师来说，简直是一本活的工具书，它教会的不仅仅是“是什么”，更是“该怎么做”，这才是真正体现工程价值的地方。

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这本书的排版和插图风格显得异常的严谨和保守，它似乎刻意避免了当前许多技术书籍流行的那种花哨的色彩和布局，回归到一种近乎学术论文集的风格。这种风格虽然初看可能显得有些陈旧，但却极大地提升了内容的权威性和可信度。我尤其欣赏作者在讨论不同流体环境（如高盐度、高浊度水域）对桨叶腐蚀和性能衰减的影响时所展现出的细致入微。书中提供了一份详尽的案例研究，对比了不同防腐涂层在模拟海洋环境下的长期表现数据，这些一手的数据对我当前正在进行的长期可靠性评估项目提供了宝贵的参考依据。这本书的价值在于它的历史沉淀感，它似乎将过去几十年该领域所有重要的理论突破都汇集整理在了一起，形成了一个坚实的知识基石，让人在创新之前，能够清晰地知道脚下站立的是怎样一块土地。

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我抱着学习前沿工程技术的心态打开这本书，没想到里面竟然囊括了如此多关于材料科学与制造工艺的交叉内容。我原本以为这会是一本纯粹的数学和物理模型堆砌的枯燥读物，但事实证明，我对它的低估了。书中对不同材料桨叶的制造公差如何影响实际水池试验数据的偏差，进行了细致的量化分析，这对于我们进行原型船的性能评估至关重要。尤其让我惊喜的是，书中关于“智能桨”设计的探讨，虽然篇幅不算长，但提出的基于实时反馈修正叶片攻角的思路，让我看到了未来船舶推进系统的一个重要发展方向。那位作者显然不仅仅是理论家，更像是一位经验丰富的老船厂总工程师，能将深奥的流体力学原理，巧妙地转化为可操作的工程指标。读完这部分，我感觉我的知识体系被大大拓宽了，不再局限于‘计算’，而是开始思考‘制造’和‘运行’的完整闭环。

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