帆船竞赛与运动科学
帆船物理学
Physics of Sailing
- 出版社
- CRC Press / Taylor & Francis
- 出版年份
- 2010
- ISBN
- 9781420073768
- 语言
- 英语
- 文件格式
- PDF页数
- 298 页
解释风、帆、船体与水之间的作用关系，帮助读者从物理原理理解航行表现与船只平衡。
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内容介绍
John Kimball用帆船解释力、力矩、流体和波动：为什么顺风与逆风航行的速度不同，帆和水下板如何共同产生合力，船为什么会倾斜，以及帆形改变如何影响性能。书中从小帆船与冰帆船的例子起步，逐渐加入雷诺数、边界层和尾流等概念。
它既有几何图解，也有计算和推导。逆风章节建立船速图，帆形章节讨论帆扭转、弧深、帆脚与后缘张力，波浪章节把造波阻力联系到船体速度；末尾把风与流的变化转成航行策略。前言明确以小型帆船为主要经验背景，远洋导航与GPS不是重点。
目录选读
- 顺风：较容易的方向Downwind—The Easy Direction
- 逆风：较困难的方向Upwind—The Hard Direction
- 倾斜、力矩与麻烦Tipping, Torques, and Trouble
- 主帆如何成形See How the Mainsail Sets
- 流体动力学Fluid Dynamics
- 表面Surfaces
- 波浪与尾流Waves and Wakes
- 风Wind
- 策略Strategy
核心主题
顺风与逆风的受力
将真实风、表观风、帆的升阻力和水下板受力放在同一速度图中，解释船能向哪些方向推进。
倾覆、力矩与操舵
通过重心、浮心和风帆作用中心讨论单体船与双体船的回复力矩、横摇、纵摇和方向稳定。
帆形与张力
以球帆、主帆和前帆为例讨论帆面形状，连接帆扭转、弧深、帆脚张力、后缘张力和桅杆弯曲。
黏性、边界层与表面
解释雷诺数、层流与湍流、边界层分离，以及表面粗糙度为何会影响水下板和船体阻力。
波浪、尾流和路线
从波长、频率与群速度进入尾流和船体速度，再讨论变风、潮流及最短时间航线。
适合谁读
- 帆船爱好者、教练和对流体力学感兴趣的读者
阅读建议
从力的平衡开始
先读顺风与逆风章节，对照表观风和船速图，再进入回复力矩，建立船向前运动与保持直立的两种平衡。
从帆形进入流体
读主帆章节的张力和形状，再读边界层与分离；这样能把抽象流体概念连接到调帆。
把物理连到比赛路线
最后联读波浪、风和策略章节，比较船速受阻力限制与航线受风流变化影响的区别。
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阅读问答
需要很强的数学基础吗？
全书确实包含代数、几何和流体公式，但前言说明许多推导可以跳过。先看受力图、速度图和结论，再读推导，会更容易把公式与航行现象对应。
它能用来设计精确的帆翼升阻力吗？
它介绍流体力学的基础图景和简化模型，前言明确不提供精确升力、阻力计算所需的完整方法，也没有展开高级涡片等数值模型。
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