雷诺平均法预测对转螺旋桨敞水性能：精度与时间步长的影响

本文主要探讨了"对转螺旋桨敞水性能数值预报"这一主题，发表在2012年华中科技大学学报（自然科学版）第40卷第11期。作者王展智与合作者熊鹰、齐万江针对美国泰勒水池中的两组对转螺旋桨进行了深入的研究。他们采用了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方法，这是一种基于平均流动理论的数值模拟技术，结合SST k-ω湍流模型来模拟和预测敞水条件下螺旋桨的性能。 研究的关键在于处理前后桨之间的相对运动，通过滑移网格技术实现了这种复杂动态环境的模拟。滑移网格允许网格在空间中移动，从而适应螺旋桨叶片的旋转运动，这对于捕捉非定常流动特征至关重要。研究对象包括前后桨叶数相等和不等的两种对转螺旋桨，对比了它们在不同时间步长下的预报精度。 结果显示，采用RANS方法配合SST k-ω湍流模型在预报对转螺旋桨的敞水性能方面表现出较高的准确性。对于桨叶数相等的情况，较小的时间步长能够提高数值预报的精确性，因为这有助于捕捉到更细致的瞬态效应。然而，对于桨叶数不等的螺旋桨，适当增加时间步长可能是更为经济的选择，尽管可能会牺牲一定的精度，但可以减少计算成本。 该研究的成果对于设计和优化对转螺旋桨的性能具有实际应用价值，特别是在船舶推进系统的设计阶段，通过数值预报可以提前预知螺旋桨在实际运行中的表现，从而降低试验成本并提高设计效率。此外，论文还强调了中图分类号U661.31，表明研究内容属于船舶工程和海洋工程的范畴，关键词包括对转螺旋桨、敞水性能、数值计算、雷诺平均纳维-斯托克斯方法和滑移网格，这些都为后续的科研人员提供了重要的参考依据。