双桨船数值模拟：船桨舵一体化耦合效应研究

"船桨舵一体化耦合下的双桨船数值自航模拟研究，通过RANS方法和SMT、VOF模型，对DTMB5415双桨船的航行性能进行了深入探讨，验证了计算方法的准确性和实用性，并分析了螺旋桨对船体性能的影响以及舵在螺旋桨尾流中的非定常性能。" 这篇研究主要关注的是船-桨-舵一体化耦合在双桨船自航过程中的动态交互效应。研究中采用的是雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方法，这是一种广泛应用于流体动力学领域的数值模拟技术，可以用来解决连续流动中的湍流问题。结合滑移网格技术（SMT）和流体体积函数（VOF）模型，研究人员能够精确地模拟船体、螺旋桨和舵之间的复杂流体动力学现象。 在DTMB5415双桨船的案例中，研究对比了巡航和最高航速下的航行性能，以验证所用计算方法的可靠性和有效性。船舶阻力、螺旋桨敞水性能以及最高航速下的自航点计算结果与实测数据进行了比较，这一步骤对于评估船舶设计和优化性能至关重要。同时，通过对安装螺旋桨前后船体阻力成分的分析，可以揭示螺旋桨如何影响船体的阻力特性，以及船表面的压力分布和波浪形态，这些都是影响船舶航行效率的关键因素。 此外，研究还运用快速傅里叶变换（FFT）来探究舵在螺旋桨尾流中的非定常性能。螺旋桨产生的尾流会对舵的操控性能产生显著影响，非定常效应可能导致舵的响应不稳定，这对船舶的操纵性和安全性有直接影响。通过这种方式，研究者能够深入理解螺旋桨与舵的相互作用，从而为未来的设计提供改进策略。 文章列举的相关文献进一步拓展了这个主题，涉及螺旋桨的适伴流理论设计、非定常水动力性能预测、基于大涡模拟（LES）和FW-H方程的船舶声场研究，以及全浸没螺旋桨的吸气机理和水动力性能数值模拟。这些相关研究共同构成了对船舶推进系统全面理解的基础，对于提高船舶的性能、降低能耗以及减少环境影响具有重要意义。