物理水池

在船舶的研究中，一般通過進行物理水池試驗來進行船舶性能研究和設計。

世界各國均普遍建造了各種船舶水池。普通的船舶物理水池主要分為船模拖曳水池、耐波性和操縱性水池、海洋工程水池三大類。近年來又發展出了推進器空泡水池。

（1）船舶拖曳水池：拖曳水池是水動力學的一種設備，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。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。早在1872年，英國就建立起了第一座船舶拖曳水池，一百多年來世界各國相繼建造的拖曳水池已有150餘座，池長超過一百米的約佔半數。中國於1954年在上海建成第一座水池，長70米，寬5米，水深2.5米。

（2）推進器空泡水池：推進器空泡試驗是為了研究由於槳葉負荷過重以及船尾流場的不均勻而產生的螺旋槳空泡，導致槳葉剝蝕損傷和船尾強烈振動。避免螺旋槳空泡激振，是設計螺旋槳的必要試驗。通過對空泡的機理、尺度效應、進行深入研究，了解槳葉上空泡的初生、消滅及空泡區域、體積隨時間的變化情況，測量不同空泡數螺旋槳模型的水動性能。

（3）船舶耐波性和操縱性水池：耐波性和操縱性試驗水池指能製造不同特徵的規則波或不規則波，用於進行耐波性試驗並且能夠供研究船舶操縱性用的船模試驗水池。一般既能進行造波試驗進行耐波性研究，也能進行操縱性試驗。分為自由自航船模操縱性試驗水池和約束船模操縱性試驗水池兩種。

（4）海洋工程水池：海洋工程水池是海洋平台模型水動力試驗研究的主要設施。實際海洋平台是定位於某一特定水深海域進行生產作業，在風、浪、流的聯合作用下，浮式平台產生6個自由度的運動和受到海洋環境的動力荷載。比較完備的海洋工程水池必須能夠模擬複雜的海洋環境，及水深、風、浪、流等環境要素，而且產生風、浪、流的能力要足以模擬海洋平台生存條件(百年一遇)的海況。並且海洋工程水池是迄今為止技術最複雜、功能最齊全、造價最昂貴的水池。海洋工程水池與耐波性操縱性水池具有一定的相似性，即具有大跨度的X－Y拖車、L型造波機和L型消波灘。但兩者的區別也比較明顯，首先在水池本體之外布置有大型的循環造流系統；其次，水池的深度比較大，局部還有一個深井，在深度方向一般設置了若干個造流層，每一層有一個獨立的水泵進行驅動；另外，水池內部還安裝有一個大面積的可升降式的假底，可以根據試驗水深需要，固定在任意一個深度上。

物理水池為船舶的設計和發展提供了不可替代的作用，為船舶的設計，製造和優化提供了海量的數據支撐，物理水池能夠精確地模擬現實環境，為船舶的優化建造提供良好的建議，但是劣勢是物理水池試驗周期長、成本高；現有水池功能難以滿足新需求；尺度有限不可能完全模擬實船；時空中斷成為智能化最大瓶頸。

近年來，隨著國家推進實施“中國製造2025”，實現製造業升級，重點發展海洋工程裝備及高技術船舶等10大領域，核心技術是“智能化”。研究重點逐漸由物理水池轉向了數值水池。數值水池是利用先進的水動力學理論模型和精細數值演演算法，系統化編製的高效計算軟體，結合先進的計算機和網際網路條件，在不同的海洋環境中，進行船舶與海洋結構物流體動力響應過程的虛擬實驗，經驗證后，滿足船舶與海洋工程領域研究、設計及工程應用的要求。