船帆的作用

更新时间： 2025-04-30 01:24:17

船帆的作用是利用风力给船提供动力。船帆的种类，根据位置的不同，分为船首帆、船尾、上帆、斜帆、四角帆和三角帆。这其中根据作用的不同大致又分横帆和纵帆。相比较下，横帆适于顺风航行，纵帆适于稍微斜一点的风航行。

船帆的由来：在1738年，科学家丹尼尔伯努利发现，气流速度与周围自由气流成比例增加，从而导致压力的降低，而这可令气流速度更快。这种情况在帆的背风面发生即空气流动速度加快并在帆的后面形成低压区域。

为什么空气会加速？空气与水一样，都是流动的。当风汇聚并且风被帆分开时，一些风附着在凸起面（背风面）并将帆扯起。为了其上未附着的空气穿过帆，帆必须向不受帆影响的气流外弯曲。但此类的自由气流往往保持其直线流动并妨碍航行。自由气流和弯曲的船帆合在一起形成了一个窄道，起初的气流必须从中经过。因为它不能自行压缩，所以空气必须加速以从该窄道挤过。这就是气流速度在帆的凸起面增加的原因。

一旦发生这一情况，伯努力的理论就得以生效。窄道中增加的气流要快于周围的空气，并且在气流速度加快的区域压力将下降。这就产生了链式反应。随着新的气流接近最先着风之帆缘并分开，它更多地流向背风面，气流被吸引到低压区域并被高压区域所排斥。

现在即使更大块的空气也必须更快地挤进凸起帆面和自由气流形成的窄道，这令空气压力更低。这一情况不断发展直至达到现有风力条件的最大速度，并且在背风面形成最大低压区域。请注意，只有在气流达到曲面（弦深）的最深点后气流才增加。在达到这一点之前，空气不断汇聚和加速。超出这一点后，空气分开并减速，直到再次与周围空气速度相当。

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