改进的黏性空化流场数值方法提升螺旋桨性能预测

本文主要探讨了"船舶螺旋桨黏性空化流场数值方法"，针对E779a螺旋桨这一具体对象进行研究。研究基于黏性多相流理论，利用数值方法来解决纳维斯托克斯（N-S）方程和空泡动力学方程组，目标是预测螺旋桨的推力系数KT（推力系数），轴向速度UX以及蒸汽体积分数av。研究发现，增加螺旋桨盘面到压力出口的计算空间距离有助于提升KT和UX的数值预测精度，大约提高了约3%。对于螺旋桨周围的规则圆柱形区域，采用结构网格划分能够显著改善片状空化现象的预报。 在网格策略方面，当保持相同的划分策略时，网格尺寸的减小对片空化位置、KT和UX的预测结果影响较小，但是可以提高片空化程度预报的准确性，达到23%的提升。这表明网格的细化程度对某些流体特性预测有显著影响。通过计算网格的收敛指数，研究者证实了网格独立性的良好表现，即在不同网格尺度下，结果的一致性得到保障。 在模型选择上，标准k-ω模型在数值计算中显示出较好的收敛性，这对于稳定和高效的求解至关重要。另一方面，大涡模odel则显示出在提高轴向速度UX和湍流动能预报精度方面的优势。整体而言，该研究提供了一种有效的方法来精确模拟船舶螺旋桨在含有黏性和空化流体条件下的工作性能，这对于船舶设计和优化具有重要的工程价值。