淹沒在流體( 氣體和液體) 中的物體，受到流體靜壓力向上的合力稱為浮力。浮力的作用點被稱為浮心，浮心的位置與浮體被淹沒在水下部分的表面形狀和幾何尺寸有關，因此改變浮體浸水部分的表面形狀和幾何尺寸，可以改變浮心的位置， 浮心位置變化時形成的曲線即為浮心曲線。
基本介紹
- 中文名：浮心曲線
- 外文名：floating curve
- 描述對象：浮心的變化
- 影響：船舶航行軌跡，擊中目標機率等
- 相關物體：水下運動體
簡介,作用,浮心曲線的繪製,浮心位置的確定,軟體繪製曲線,
簡介
水下運動體浮力浮心等靜態參數可以通過相應的精度綜合測試系統測試出來，浮心的位置與浮體被淹沒在水下部分的表面形狀和幾何尺寸有關，因此改變浮體浸水部分的表面形狀和幾何尺寸， 可以改變浮心的位置。運動體在水中的運動受到重力和浮力的共同作用：若重力大於浮力，浮心的位置下斜，沿水平方向發射的運動體，將像石子那樣向斜下方運動；若重力小於浮力，浮心的位置上斜，它將向斜上方運動。通過改變水下運動體的浸水部分的表面形狀和幾何尺寸可以來改變浮心位置，不同的位置就描述出了浮心變化時的曲線，即浮心曲線。
作用
浮心曲線描述了在改變水下運動體的浸水部分的表面形狀和幾何尺寸時浮心的變化情況，因為運動體浮力和浮心的精確測量非常重要，其決定了運動體的航行軌跡，目標擊中率，是運動體運動參數一個重要技術指標。符合參數要求的水下運動體能夠提高其命中率。我們可以根據浮心曲線找出在什麼條件下對應的浮心位置最合適，從而找到對水下運動體運動參數最好的浮心位置。通過浮心曲線我們可以清楚的看到相應外部條件變化時對浮心位置的影響，有助於我們對船舶等水下運動體的設計。
浮心曲線的繪製
浮心位置的確定
物體的浮心在排水體積形心所在的垂線上。當物體放入流體中時，由於與流體的上下接觸面受到流體的壓強不等，上小下大，故產生壓強差，進而物體會受到流體豎直向上的壓力，即受到流體的浮力。依據阿基米德定律，可得出物體受浮力大小為物體排開那部分流體所受到的重力。而浮心的位置，就是那部分被排開流體的重心的位置，如果被排開流體的幾何形狀是規則的，那么浮心就在被排開的流體原先的幾何中心。一般物體的浮心不與其排水體積的形心重合； 這就是說, 一般物體排水體積的形心不是浮心。球形物體不論淹沒於水下，還是漂浮在水面，浮心都在其球心；浮力是表面力，浮體浮心的位置與浮體被淹沒於水下部分的表面形狀和幾何尺寸有關。
軟體繪製曲線
普通繪圖方法：
同通過建立模型研究不同狀態下浮心位置的變化，利用相應的浮心計算公式，計算出浮心的位置即浮心的坐標，之後再根據改變的條件和浮心位置的變化描繪出浮心曲線。
c語言做浮心曲線的計算：
gnu有一個數學的開源庫，叫gsl，裡面有積分函式，可以直接調用。也可以自己根據積分的原理，取小步長，計算步長和曲線函式值間矩形的面積，所有面積的總和即是最終面積。
CFD計算研究浮心位置：
某散貨船不同方案的CFD計算結果