Журнал океанографии и морских исследований
Открытый доступ

Абстрактный

Бессмертная наука мертвой воды: влияние внутреннего волнового сопротивления на движущиеся погруженные тела

Марко Данилетто, Джастин М. Браун, Тимур Радко

Предыстория: Оценка и прогнозирование сопротивления являются неотъемлемой частью максимизации эффективности морских транспортных средств. Тем не менее, общую силу, оказываемую жидкостью на тело, трудно предсказать. Одним из источников сопротивления, который остается плохо изученным и имеет значительные эффекты для судов, пересекающих стратифицированные воды, является явление мертвой воды. Оно представляет собой резкое увеличение сопротивления, связанное с внутренними волнами, создаваемыми самим телом. Это явление изучалось в литературе отдельно для надводных и подводных судов, но мало внимания уделялось прямому сравнению этих двух.

Методы: Наше исследование изучает эффекты мертвой воды путем сравнения лабораторных результатов для экспериментов с погруженным и поверхностным телом в стратифицированных и нестратифицированных жидкостях. Для этого мы буксируем цилиндрическое тело с постоянной силой через резервуар с водой до тех пор, пока скорость буксируемого объекта не станет равномерной, когда сила сопротивления уравновесит силу буксировки. Для каждого сценария мы использовали четыре различные силы буксировки.

Результаты: Сравнивая коэффициент сопротивления, измеренный в каждом случае, мы обнаруживаем, что стратифицированный вклад в коэффициент сопротивления сопоставим для поверхностных и подводных тел. Изменение коэффициента сопротивления, вызванное стратификацией, всегда положительно в этих экспериментах, но гораздо больше для скоростей ниже максимальной фазовой скорости системы.

Выводы: Это означает, что изменение коэффициента сопротивления в мертвой воде не зависит от местоположения тела, что является важным фактором при определении глубины максимальной эффективности для судового транспорта.