周期性边界条件下的螺旋桨敞水性能数值模拟

"基于周期性边界条件计算螺旋桨的敞水性能" 本文主要探讨了如何利用周期性边界条件来计算螺旋桨的敞水性能，作者王超、黄胜等人通过计算流体力学软件（如FLUENT）进行了数值模拟，旨在减少计算量、节省计算时间的同时，确保预测螺旋桨性能的准确性。 在螺旋桨的敞水条件下，流场是定常的，但由于整个螺旋桨及其影响流域的网格数量庞大，这给数值计算带来了挑战。为了克服这一问题，研究者采用了周期性边界条件，对具有Z个叶片的螺旋桨仅需关注周向的Z分之一流域部分，从而显著减小计算区域，降低计算复杂度。 文中以DTMBP4119螺旋桨为实例，通过调整网格数量，研究了网格密度对计算敞水性能的影响。计算结果包括推力系数和转矩系数等关键水动力参数，并与实验数据进行了对比，证实了周期性边界条件的有效性和可靠性。计算出的压力系数分布曲线进一步揭示了叶剖面的压力变化，这对于理解和优化螺旋桨性能至关重要。 文章的核心内容围绕以下几个方面展开： 1. **周期性边界条件的应用**：在相对坐标系中，螺旋桨的周期性特性被充分利用，通过限制计算区域，实现了计算效率的提升，同时也保证了计算精度。 2. **数值模拟方法**：使用FLUENT软件进行敞水螺旋桨流场的模拟，通过改变进速系数获取不同工况下的性能曲线，分析了网格数量对计算结果的影响。 3. **性能参数比较**：通过对比计算结果与实验数据，验证了所采用方法的准确性，表明周期性边界条件对于螺旋桨性能预报的可行性。 4. **压力系数分析**：对不同剖面的压力系数分布进行分析，提供了深入理解螺旋桨水流相互作用的依据，有助于进一步的性能优化设计。 5. **湍流模型**：文章提及RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）方程作为计算流体动力学的基础，结合湍流模型，用于描述螺旋桨周围流体的非定常特性。 通过以上研究，本文为螺旋桨设计和性能评估提供了一种高效且精确的计算方法，对于推进系统优化、船舶性能提升等方面具有实际应用价值。