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(简答题)

作用在渔具构件上的水动力通常如何分类?分别说明其形成的原因?

正确答案

渔具所承受的水阻力Rx由三部分组成,即由水动力而形成的动水阻力Rd和水摩擦阻力Rf。其中动水阻力又主要由压差阻力Rp和波浪阻力Rw组成。
Rx=Rd+Rf=(Rp+Rw)+Rf
这几种阻力有时独立存在,有时几种并存。渔具在流体中运动时,主要遇到水摩擦阻力和压差阻力。如在水面运动时,则还遇到兴波阻力。
(1)摩擦阻力:由于水的粘性作用,与运动物体紧密接触的边界层内的水体也获得一定的速度。紧贴物体表面的水质点相对物体的运动速度为零,而随与物体的距离增加,水质点的运动速度达到来流与物体的相对运动速度值,因此,在边界层内的水流具有速度。水层之间互相摩擦,消耗了物体前进的能量,造成了摩擦阻力。(摩擦阻力的形成原因也可以看成:当流体流经一物体时,由于流体的粘滞性在物体表面产生切向应力,这些切向应力的合力在来流方向上的分量就是摩擦阻力。)
(2)形状阻力:当流体流经一物体时,如果该物体的外形不是很好的流线型,或者由于冲角的关系,以及流体的粘滞性的影响,往往会在被绕流物体的尾部产生旋涡。由于旋涡的存在,使物体尾部的压强和没有旋涡时的压强有很大差别。因而沿物体外形的压强合力不等于零,产生正面的作用力。这种因绕流时存在旋涡而造成作用在物体壁上的法向动压强的合力不等于零,在运动方向上的分量称为旋涡阻力。因为它与压力差有关,故又叫压差阻力。同理,因为它与物体形状密切相关,一般称形状阻力。(从能量角度来看,形状阻力的形成是由于界层内水质点的动能因克服粘滞性而被消耗,以至物体后面的压强达不到势流中应有的大小,使物体表面压力分布发生变化而引起的物体的前后压力差。)
(3)兴波阻力:物体在水面运动时,扰动了水面,在物体后方留下了一个扰动区,产生波浪。物体兴起波浪需要能量,能量还随波浪向外传递。这些能量来自物体本身,相当于物体受到了阻力,即兴波阻力。(也可从压力差的角度理解:由于波浪是因水质点在重力和惯性力的作用下引起的,波浪形成后使物体周围的压力分布有所变化,在物体运动方向的投影即压力差,即兴波阻力。

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