[科普中国]-兴波阻力

概念理解

船舶等浮式结构物在水面或近水面上航行时，物体后面会兴起波浪。显然这个波浪的能量是由运动物体对水体做功提供的，因此物体将由于兴波而遭受阻力，这就是所谓的“兴波阻力”。

设物体是二维的，匀速运动速度为u，则运动引起的兴波传播速度c=u。单位时间内新增波的能量为E0u，此波能由两部分组成：一部分来自物体单位时间内为了克服兴波阻力所做的功Rwu，另一部分则为原先形成的波转移而来的能量E0cg。因此

对有限水深情况， ，所以

对无限水深情况， ，有

由此可见，物体在水面附近运动引起的兴波阻力大小主要取决于波幅，减小兴波阻力的主要措施就是要降低兴波的波幅。1

产生原因船舶行驶时，船首对水施加压力，把水劈开而前进，于是就激起了一组随船前进的波浪，这就是首波。船尾在前进时，水中留出了一个低压区，成为波谷，形成了一组由船尾引起的波浪，称为尾波。由于船舶航行时，船体兴起了首波和尾波，需要能量，形成了兴波阻力。因为它是由于水的压力变化而引起的，所以又叫做压力阻力。2

影响因素船行波分船首波和船尾波，在船行波传播中，如果船首波与船尾波在船尾处互相迭加，兴波阻力就大；如果船首波和船尾波在船尾处互相抵消，兴波阻力就小。所以兴波阻力的大小，主要与航速和船长有关。航速越快，兴波阻力越大。

随波的船舶不断有能量传播下去，这个能量是靠船舶克服兴波阻力做功得到的，船型与波速都对兴波阻力有显著的影响。兴波阻力与粘性无关。2

减小方法为了减小兴波阻力，在船舶设计时可以采用球鼻首，即把船着水线以下做成球鼻状的流线型，利用球状部分所形成的低压，降低首波的高度，从而减小兴波阻力，这是一种既经济又有效的提高船速的方法。另外，在一定的设计航速下，适当选择船的长度，可以减少兴波阻力。远洋船多采用球鼻船首型，就是为了调整船长，以达到减少兴波阻力的目的。2