Experimental investigation of added frictional resistance by paint rough surface using a rotating cylinder
Experimental investigation of added frictional resistance by paint rough surface using a rotating cylinder
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使用旋转滚筒涂漆粗糙表面增加摩擦阻力的实验研究
DOI：
10.1007/s00773-020-00717-6
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发表时间：
2020
影响因子：
2.6
通讯作者：
Katsui Tokihiro
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mieno Hirohisa;Katsui Tokihiro
船舶船体漆层粗糙度对船舶阻力影响很大。在船舶设计阶段，附加阻力系数ΔCF被用作粗糙度引起的附加阻力的参数。Δ CF通常由ITTC 1978公式估算，使用K作为粗糙度参数，K作为船体平均粗糙度（AHR）测量。AHR由从船舶船体上多个位置收集的Pt50值（50 mm评估长度内最大峰高和最大谷深之间的差值）的平均值组成。然而，已经表明，不仅粗糙度高度参数，而且波长参数可以影响摩擦阻力。在这项研究中，我们试图开发一种新的方法来估计增加的摩擦阻力，使用旋转圆筒试验。研究了摩擦增加率（FIR）（%）与粗糙雷诺数（k+）的关系。FIR（%）不仅依赖于高度参数，而且依赖于波长参数。非有效厚度δs以上的“锥体”投影面积，即锥体投影面积（CPA），是用粗糙度参数Rc（即，粗糙度分量的平均高度）和波长参数RSm（即，粗糙度分量的平均长度）。FIR（%）和CPA之间的强正相关性得到证实。利用这种关系，粗糙度圆柱体的FIR（%）可以很容易地由Rc、RSm和δs估算。
Ship hull paint roughness considerably affects ship’s resistance. During the ship design stage, the added resistance coefficient, ΔCF, is used as the parameter of added resistance due to roughness. ΔCFis commonly estimated by the ITTC1978 formula usingKsas the roughness parameter.Ksis measured as the average hull roughness (AHR). AHR is composed of the average ofPt50values (difference between the maximum peak height and the maximum valley depth in the evaluation length of 50 mm) collected from multiple locations on the ship’s hull. However, it has been indicated that not only the roughness height parameter but also the wavelength parameter can affect frictional resistance. In this study, we try to develop a new method for estimating the added frictional resistance using the rotating cylinder test. The relation between the friction increase rate (FIR) (%) and the roughness Reynolds number (k+) is investigated. FIR (%) is dependent not only on the height parameter but also on the wavelength parameter. The projected area of the “cones” above the non-effective thickness,δs, to stream direction per unit area,Aall, which is called the cone projected area (CPA), is calculated using the roughness parameterRc(i.e., the average height of roughness components) and the wavelength parameterRSm(i.e., the average length of roughness components). The strong positive correlation between the FIR (%) and CPA is confirmed. Using this relationship, the FIR (%) of the roughness cylinder can be easily estimated fromRc,RSm, andδs.
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