1、水動力學實驗的一種設備，是用船舶模型試驗方法來了解船艦的運動、航速、推進功率及其他性能的 試驗水池，試驗是由電動拖車牽引船模進行的，因而得 名（見彩圖）船舶、潛艇、魚雷、滑行艇、水翼艇， 氣墊船、沖翼艇、水上飛機和各種海洋結構物等都可 在水池中作模型試驗。1872年英國造船學家W.弗勞德在英國托基（Torquay）創建了世界上第一座船模試驗水池。一百 多年來世界各國相繼建造的拖曳水池已有150余座, 池長超過一百米的約占半數。中國于1954年在上海建 成第一座水池，長70米，寬5米，水深2.5米。中國 船舶科學研究中心于1965年在無錫建成大型水池，長474米，水深7米，試驗段池寬14米。水池

2、結構拖曳水池池體為鋼筋混凝土結構，一般為矩形（見圖）。在兩邊池壁上鋪設軌道，拖車在 軌道上行走。拖車由直流電動機驅動拖曳船模進行試 驗。對拖曳速度實行自動控制，保持速度精度03%。 1%。水池橫剖面面積（池寬X水深）應超過船模水 線以下中央橫剖面面積250倍，池壁效應方可忽略不 計。水池長度根據拖車最高速度而定，包括拖車的加 速段、等速段和減速段的距離。為模擬淺水航行，池 底要平坦，水深可調節。在水池的一端裝有可在水池中產生規則和不規則 長峰波的造波機。通過測量船模在波浪中的縱向迎隨 波浪運動特性參數，可研究船模的耐波性能。船模外形必須同實船幾何相似，可選用蠟、木、 玻璃鋼或塑料等材料。為了避

3、免在層流狀態中做船模 試驗，須采用激流措施。常規方法是在離船模艏柱后 為船艏柱和艉柱之間的長度）處裝置一根直徑為1毫 米的金屬絲；也可采用一排短釘來激流。20世紀70年代初期，荷蘭建成一座大型變壓拖 曳水池。水池建于密封的結構物內，室內空氣可以調 節，氣壓低達0.03大氣壓（1大氣壓=101325帕）。 這樣，船?？稍谕瑢嵈嗟鹊目张輸担ㄒ娍栈┫逻M 行試驗。試驗示例為了保證船舶和艦艇的航行性能，必 須在拖曳水池中進行各種模型試驗。船模阻力試驗用拖車等速拖曳船模，用阻力儀 測量船模遇到的阻力，這種試驗稱為阻力試驗。將阻 力試驗結果按弗勞德定律換算成相當速度下的實船阻 力，再乘以航速即可算出實船

4、的有效馬力。做潛艇和魚雷的阻力試驗時，由于阻力儀是由伸 入水中的支桿（劍）和模型連接的，測得的阻力也就包 括劍阻力在內，必須扣除。為了減小劍阻力，避免波 和飛濺的干擾以提高試驗精度，必須在水面處給劍罩 上導流罩。如果采用將測力元件安裝在模型上的電測 阻力儀，則測得的阻力不包括劍阻力。螺旋槳敞水試驗 把模型螺旋槳安裝在敞水試 驗箱的前端，箱內的電動機通過螺旋槳動力儀轉動螺 旋槳。等速拖曳敞水箱，系統地改變轉速，或轉速不 變，系統地改變進速vp，由動力儀測量螺旋槳的推力 T,扭矩M，記錄速度v和轉速n，算得各個進速系數 J=v/nD下的推力系數C =T/p n0，扭矩系數C =TMM /p eD5

5、 （p為水的密度,D為槳直徑）和螺旋槳敞水 效率。這種試驗稱為螺旋槳敞水試驗。據此繪成的螺 旋槳敞水特性曲線，可供設計者使用。船模自航試驗把模型螺旋槳安裝在帶附件的 般模艉后面，模擬實船航行狀態，稱為船模自航試驗。 試驗時，由裝在船模內的電動機通過螺旋槳動力儀轉 動螺旋槳推動船模前進；測量螺旋槳推力T、扭矩M、 同時記錄速度v,螺旋槳轉速n和強制力z（強迫自航 時）。由于實船的雷諾數遠較船模相當速度的雷諾數 大，故船模摩擦阻力系數比實船大，亦即船模自航時 的螺旋槳負荷系數比實船大。在純粹自航試驗時，必 須在船模上附加一拉力（此拉力等于摩擦阻力修正值Ra，強迫自航時可在強制力Z中扣除Ra），才能

6、使船模 的自航狀態完全對應于實船的航行狀態。將試驗結果 連同船模阻力試驗資料和螺旋槳敞水實驗資料進行綜 合分析，求出伴流分數叫推力減額t，以及其他有關 系數，就能掌握船體與螺旋槳的相互作用，預報實船在 各種速度時的主機功率和推進性能。其他試驗水上飛機在起飛階段的模型試驗與 滑行艇試驗方法相似，但在起飛過程中，因為有空氣 動力的作用，水動力作用減小，故試驗時必須相應地加一向上拉力，以代替機翼的舉力。為了模擬飛機降 落狀態，也可做飛機模型的撞水試驗。在拖曳水池中，還可觀察和拍攝流線并對流態進行錄像，也可測量船模的興波,以計算興波阻力。此 外,可利用多孔皮托管或激光測量船艉或螺旋槳盤面 上各點的流速

7、，計算出船艉伴流分布情況；如在拖車 上設置平面運動機構，則可進行船模運動性能試驗。近年來，有些水池在主拖架下裝一橫向可移動的小車 架，主車架前進時，小車架可拖曳船模作橫向運動。這 種車架稱為X-Y車架，用它可按照預定航行軌跡作船 模的操縱性試驗。上海交通大學船模拖曳水池長300米，寬16米，深 7.5米，拖車最大速度10米/秒，已達到國際一流水平。用人工制造波浪以模擬波浪的一種水動力學實驗 的設備?？梢栽谒厮嫔嫌萌斯ご碉L模擬天然風； 也可以使池水流動，以模擬海流?？梢阅M風、浪、 流三者的水池稱為風浪流水池?？捎脕碓囼灤?推求船的運動、失速、推進效率 和波浪載荷，也可以用來作各種海洋結構

8、物的有關試 驗。這個波浪水池中造成的波都是二元的。兩邊池壁上 敷設軌道，有一拖車在軌道上行走，拖曳船模，進行 試驗。美國海軍于1961年建成一座波浪水池（見圖波浪 水池示例），長98.3米、寬73米、深6.1米，上 架一座大橋。池的相鄰兩邊裝有空氣式造波機。大橋 可以轉動45，橋上有兩根軌道，上面行駛拖車，車 架拖曳船模以各種不同速度行駛，并與波浪成各種角 度進行試驗。中國船舶科學研究中心（無錫）于1971年建成一 座同類型的波浪水池，長69米、寬46米、深4米。挪威于1980年建成一座風浪水池，長80米、寬 50米、深010米，流速可達0.2米/秒。池底可以 升降，以模擬不同水深。70年代中

9、，有些拖曳水池在曳引車架下懸掛一小 車架，主車架作縱向行走時，小車架作橫向行走。這樣, 掛在小車架下的模型沿著指定航向，即與池側造波機 造出的波浪成一定角度行走。這種形式的車架稱為 -車架。船模試驗試驗時，船?？梢杂赏宪囃蟿雍叫校?可裝上螺旋槳自航；可在正弦的規則波上航行，也可 在不規則波上航行?？梢杂貌煌牟灰巹t波的波譜模 擬實際海浪的波譜。可作迎浪、隨浪以及與波浪成各 種角度航行的試驗。近年來有些水池用過渡波（或稱瞬 態波）做船模運動試驗。過渡波是同一群不同周期的規 則波疊加而成的。經過數據分析，可以求得船模運動 的相應函數。做船模試驗時必須遵守相似率，即模型與原型幾 何相似、重心相似、慣量相似和弗勞德數相等。造波機的形式主要有三種：空氣式、搖板式和沖 箱式。水池造波機對面一側必須裝有消波岸，以消去 來波，避免波浪反射回去，造成干擾。船?？v向運動試驗須測船