螺旋桨适伴流理论与参数优化设计提升舰艇性能

螺旋桨适伴流理论设计及参数优化设计是一项关键的船舶工程研究，它着重于在复杂不均匀的舰艇艉后流场环境中提高螺旋桨的性能。在实际应用中，舰艇尾部产生的伴流对螺旋桨的运行效率和性能有着显著影响，如空泡产生、噪声、振动以及水动力学特性。空泡现象可能导致效率降低、噪音增大，而振动则可能损伤螺旋桨结构并影响船舶稳定性。 该研究旨在通过精确预测船舶尾部的伴流场，制定出适应这种特定环境的螺旋桨设计方案。为此，研究者结合了多种技术手段，包括伴流谐调分析法，这是一种评估螺旋桨与伴流相互作用的方法；螺旋桨侧斜和纵倾的选择原则，侧斜和纵倾可以调整螺旋桨的工作区域，优化其与流场的匹配；升力线程序和升力面程序，这两个方法用于计算和理解螺旋桨叶片在流体中的受力情况；以及非定常面元法程序，这有助于处理复杂的非稳态流动问题。 通过这些方法的综合运用，研究人员构建了一个螺旋桨适伴流理论设计与参数优化设计的系统。这个系统特别针对大侧斜螺旋桨（HSP）的再设计进行了验证，证明了其在优化螺旋桨性能方面的有效性。HSP因其能够有效利用不均匀流场的特性，在深海潜艇等场合具有优势，但其设计需精细调整以确保最佳性能。 该研究成果对于潜艇螺旋桨的个性化设计具有重要意义，因为它提供了一套科学的理论基础，可以根据具体船舶的航行条件进行定制，从而提升螺旋桨的性能，减少能耗，提高航行效率，并减少对环境的影响。 螺旋桨适伴流理论设计及参数优化设计是一个跨学科领域，涉及到流体力学、船舶工程、数值模拟等多个方面，它不仅关注螺旋桨本身的性能，还关注其在实际工况中的动态行为，是现代船舶设计中不可或缺的一部分。