物理水池

定义

在船舶的研究中，一般通过进行物理水池试验来进行船舶性能研究和设计。

世界各国均普遍建造了各种船舶水池。普通的船舶物理水池主要分为船模拖曳水池、耐波性和操纵性水池、海洋工程水池三大类。近年来又发展出了推进器空泡水池。

（1）船舶拖曳水池：拖曳水池是水动力学的一种设备，是用船舶模型试验方法来了解船舰的运动、航速、推进功率及其他性能的试验水池。试验是由电动拖车牵引船模进行的，因而得名。船舶、潜艇、鱼雷、滑行艇、水翼艇、气垫船、沖翼艇、水上飞机和各种海洋结构物等都可在水池中作模型试验。早在1872年，英国就建立起了第一座船舶拖曳水池，一百多年来世界各国相继建造的拖曳水池已有150余座,池长超过一百米的约占半数。中国于1954 年在上海建成第一座水池，长70米，宽5米，水深2.5米。

（2）推进器空泡水池：推进器空泡试验是为了研究由于桨叶负荷过重以及船尾流场的不均匀而产生的螺旋桨空泡，导致桨叶剥蚀损伤和船尾强烈振动。避免螺旋桨空泡激振，是设计螺旋桨的必要试验。通过对空泡的机理、尺度效应、进行深入研究，了解桨叶上空泡的初生、消灭及空泡区域、体积随时间的变化情况，测量不同空泡数螺旋桨模型的水动性能。

（3）船舶耐波性和操纵性水池：耐波性和操纵性试验水池指能製造不同特徵的规则波或不规则波，用于进行耐波性试验并且能够供研究船舶操纵性用的船模试验水池。一般既能进行造波试验进行耐波性研究，也能进行操纵性试验。分为自由自航船模操纵性试验水池和约束船模操纵性试验水池两种。

（4）海洋工程水池：海洋工程水池是海洋平台模型水动力试验研究的主要设施。实际海洋平台是定位于某一特定水深海域进行生产作业，在风、浪、流的联合作用下，浮式平台产生6个自由度的运动和受到海洋环境的动力荷载。比较完备的海洋工程水池必须能够模拟複杂的海洋环境，及水深、风、浪、流等环境要素，而且产生风、浪、流的能力要足以模拟海洋平台生存条件(百年一遇)的海况。并且海洋工程水池是迄今为止技术最複杂、功能最齐全、造价最昂贵的水池。海洋工程水池与耐波性操纵性水池具有一定的相似性，即具有大跨度的X－Y拖车、L型造波机和L型消波滩。但两者的区别也比较明显，首先在水池本体之外布置有大型的循环造流系统；其次，水池的深度比较大，局部还有一个深井，在深度方向一般设定了若干个造流层，每一层有一个独立的水泵进行驱动；另外，水池内部还安装有一个大面积的可升降式的假底，可以根据试验水深需要，固定在任意一个深度上。

发展历史

物理水池为船舶的设计和发展提供了不可替代的作用，为船舶的设计，製造和最佳化提供了海量的数据支撑，物理水池能够精确地模拟现实环境，为船舶的最佳化建造提供良好的建议，但是劣势是物理水池试验周期长、成本高；现有水池功能难以满足新需求；尺度有限不可能完全模拟实船；时空中断成为智慧型化最大瓶颈。

优 缺点

近年来，随着国家推进实施“中国製造2025”，实现製造业升级，重点发展海洋工程装备及高技术船舶等10大领域，核心技术是“智慧型化”。研究重点逐渐由物理水池转向了数值水池。数值水池是利用先进的水动力学理论模型和精细数值算法，系统化编制的高效计算软体，结合先进的计算机和网际网路条件，在不同的海洋环境中，进行船舶与海洋结构物流体动力回响过程的虚拟实验，经验证后，满足船舶与海洋工程领域研究、设计及工程套用的要求。