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流體力學應用/A:20 浮體穩定性和振盪

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本工作的目的是確定浮體的穩定性和振盪,這需要流體靜力學的基礎知識,如阿基米德浮力原理和浮體的平衡狀態。還將討論影響浮體穩定性和振盪的各種因素,以便對事物進行適當分析。

浮體或浸沒體的平衡要求作用在其重心上的物體重量必須與作用在浮心上的相等的浮力共線。如果浸沒體的重心分別位於浮心下方、上方或與浮心重合,則該浸沒體將處於穩定、不穩定或中性平衡狀態。

浮體的穩定性取決於其穩心高度。浮體的穩心定義為包含重心和浮心的橫截面的中心線與穿過新的浮心(由於物體任何較小的角位移而產生)的垂線的交點。穩心沿橫截面中心線到重心的距離稱為穩心高度。對於浮體的穩定平衡,穩心 (M) 必須位於重心 (G) 上方。穩心與重心重合或位於重心下方分別指中性和不穩定平衡狀態。

受到波浪等擾動而發生小角度位移的穩定浮體會發生簡諧型振盪。振盪週期與穩心高度的平方根成反比。穩心高度的增加會導致穩定性的提高,但由於滾動週期的縮短,會降低舒適度。

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