螺旋桨表面充气提升快速性与空泡性能的研究

云计算与绕机翼二相流流动的计算研究，聚焦于船舶快速性提升中的关键问题——螺旋桨空泡效应及其影响。船舶的快速性不仅取决于船型设计，也与推进系统，特别是螺旋桨的性能紧密相关。螺旋桨的升阻比，即升力与阻力之比，是衡量其效率的关键参数，理想的船用翼应具有高升力、低阻力的特性。 空泡现象在螺旋桨工作中是一个主要挑战，它会降低效率，导致摩擦阻力增加，甚至可能损伤叶片材料，产生显著的噪音。对客船和军舰而言，这不仅影响舒适度和安静性，还可能导致安全问题，如触发声控武器或干扰通信设备。此外，空泡引发的脉动压力还会造成螺旋桨激振，进而影响船体稳定性。 为改善这一状况，研究人员探索了多种解决方案，如优化船尾形状以创建均匀的伴流场，采用侧斜桨叶减少脉动载荷，通过叶剖面设计采用优化方法，以及通过主动或被动控制桨周流动来抑制空泡。早在20世纪30年代，充气机翼技术在航空领域得到试验，随后逐渐扩展至水下应用，包括水翼设计。 国内学者也对机翼充气降噪技术进行了试验和验证，尤其是在减少螺旋桨噪声方面。本文在此基础上，提出了在螺旋桨桨叶表面充气的新思路，旨在创造一个有利于减小空泡、提高推进效率和降低噪音的环境。这种方法可能涉及新型材料、智能控制系统或者流体动力学模型，以实现更高效、安静的螺旋桨设计，从而提高船舶整体性能和经济性。这项研究对于推动船舶工程领域的技术创新具有重要意义。