流线试验(streamline test)是为显示船体、各种刚体、螺旋桨表面及其周围水流流动图像所进行的模型试验,其有助于研究改善船体和附体的线形,减少或避免流线分离和涡流的产生。进行船体流线试验的方法很多,常用的有线絮法、涂膜法、喷色法三种。
一般情况下,在流线试验中,船首水下部分的水流,一部分流经舭部下缘后,沿纵剖线流向船底,经过船中央部分后,由船底再沿纵剖线上升;另一部分流向船底边的水流大致沿对角线流动;至船尾部水流渐渐地变得平坦。
流线试验的方法很多,常用的有:
(1)线絮法。这是简便易行的方法,将轻柔的短线絮一端粘贴在模型表面,另一端自由。当水流流动时,线絮将沿水流方向飘动,显示出模型表面及其周围的流动图形。在空泡水筒巾用网格法模拟船尾流场时,也可将线絮挂在网格上显示流动图形。
(2)涂膜法。在模型表面涂敷一层油膜或涂料,经水流冲刷,其流动条纹和厚度的变化可显示水流流动方向,层流向紊流过渡位置,边界层分离位置和区域等。若用点涂可观察到流速大小与方向的变化。
(3)喷色法。存模型前方或表面设置细扎喷嘴,从喷嘴中流出的有色液体,将显示出模型周围水流图形。近几年发展起来的较为复杂的粒子成像法等,不仪町以观察到模型周围的流线谱,还可测量出同一瞬间的流速分布。试验最好住循环水槽和空泡试验水筒中进行,有些试验也可存拖曳水池中实现。
1、油漆法确定湿面积
油漆法:这是精确地确定湿面积的方法之一。这种方法类似于通常流线试验所采用的办法。试验前在艇体一侧的水线上下某个范围内涂上油漆。试验后,横剖面湿围长可直接在船模上测得。但应该看到,经过涂漆后将增加艇体粗糙度。所以在这种试验时,不能考虑进行阻力测量。同时每次试验后必须擦去油漆,故不仅增加了试验次数,而且延长了试验时间。为了克服这一缺点,可以应用水溶性油漆,涂于水线上下范围内。经过拖曳后,整个湿面积区内的油漆均被冲刷掉,从而可以得到湿面积的外形轮廓。这种方法既不影响阻力试验的结果,又不增加试验时间。
2、船舶上的舭龙骨的安置
船模上的舭龙骨必须沿着舭部妥善安装。为了避免因舭龙骨安装不善而引起的阻力过多的增加,可先进行一次裸体船模舭部的流线试验。最简单的方法是在船模一边的舭部,按适当的间隔涂上机油掺漆的混合涂料,将船模放入水池,以设计航速拖曳,如果机油和漆的比例调配适当,则在舭部的涂漆部分留下一簇流线轨迹。从水池中取出船模,用目测方法从这一簇流线中取出一根比较合适的流线位置,可按此流线安装舭龙骨。这时,舭龙骨的附加阻力应是最小值。在水池中进行流线试验后,可以用表面刮水的方法去掉残留在水面的油污,对水池中的水质不会有什么影响。