螺旋桨水动力性能研究进展.pdf

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1、第33卷第12期2011年12月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．33，No．12Dec．，2011螺旋桨水动力性能研究进展李卉，邱磊(华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北武汉430074)摘要：升力面理论的应用日趋完善，面元法和N—S方程的方法已逐渐成为螺旋桨设计与水动力预报的主流。特别是能提供桨叶表面流动精细描述的CFD方法。虽然运用粘性流预报螺旋桨水动力性能的CFD方法较基于势流理论的升力线、升力面和面元法表现出较强的优越性，但是势流理论的完善性使其仍是螺旋桨设计和计算中最常用

2、的工具。本文较全面地介绍了国内外螺旋桨水动力性能研究的最新进展，为螺旋桨相关研究提供参考。关键词：螺旋桨；水动力性能；CFD；势流理论中图分类号：U661．1；U664．33文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)12—0003—06doi：10．3404／j．issn．1672-7649．2011．12．001DevelopmentandpresentsituationofthepropellerhydrodynamicperformanceLIHui，QIULei(CollegeofNavalArc

3、hitectureandOceanEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Theapplicationofliftingsurfacetheoryhasbecameincreasinglycomplete，panelmethodandtheN·Sequationsapproachtopropellerdesignhasgraduallybecamemainstreamofhydrodynamicpr

4、ediction，andinparticularlytheCFDmethodwhichcanprovidedetaileddescriptionsofthebladesurfaceflow．AlthoughtheuseofviscousflowmethodtoforecastthehydrodynamicperformanceofthepropeUershowsstrongsuperioritycomparedtotheliftingline，liftingsurfaceandpanelmethodbasedonpo

5、tentialflowtheory，itisalsothemostcommonlyusedtoolsofpropellerdesignandcalculationforitsintegrity．Thispaperprovidesthelatestresearchonpropellerhydrodynamicperformanceofdomesticandinternational，whichprovidesareferencetopropellerandpropeller—relatedresearch．Keywor

6、ds：propeller；hydrodynamicperformance；CFD；potentialflowtheory0引言作为流体动力学的重要分支，船舶水动力学早期依赖势流理论和经验公式来修正，很难全面考虑流体的粘性效应对船舶性能的影响。随着现代数值技术理论的突破和计算机性能的不断提高，船舶水动力学的研究焦点开始转移到计及自由液面的不可压粘性流的研究方向上来。螺旋桨作为最常用的船用推进器和重要的水动力学研究对象，研究范围非常广泛。涉及螺旋桨理论设计与优化、尺度效应、空泡、压力脉动、噪声以及船／桨／舵干扰等诸多方面

7、，其水动力学研究仍然是基于势流理论，数值理论的局限性必然会造成许多不足之处，但势流理论的相对完善性使其在螺旋桨设计方面得到广泛应用，而全粘流理论方法在湍流模式、高雷诺数流动、自由面流动、船体／螺旋桨／附体复杂系统流动等方面尚存在不少困难。从目前的研究来看，CFD的试验验证已从早期的宏观力和力矩验证转向流动细节和叶片压力分布的验证，LDV和PIV的应用十分广泛，并获得了有价值的基准检验数据，但是船体／螺旋桨／舵及相关附体复杂系统水动力外形CFD优化与数值预报还有理论和技术上的不足。本文在大量翻阅国内外相关文献后，对螺旋

8、桨水收稿日期：2011—04—28；修回日期：2011—06—28作者简介：李卉(1986一)，女，硕士研究生。主要研究方向为船舶操纵控制与新型推进技术、船舶水动力学及船舶计算流体力学。舰船科学技术第33卷动力学发展现状进行总结，为后续研究提供参考。1一般船舶螺旋桨性能螺旋桨性能研究常用的方法有理论研究方法、数值计算方法和实验研究方法。理论研究