串列螺旋桨空化特性CFD数值模拟与分析

本文主要探讨了串列螺旋桨的空化特性数值分析，通过运用计算流体力学（CFD）理论，采用雷诺平均NS方程为基础的均质多相流模型，配合SSk-ω湍流模型和Zwart-Gerbier-Belamri空化模型进行研究。研究首先对CLB4-55-1串列螺旋桨的非空化定常水动力特性和NACA66翼型的定常流空化性能进行了数值模拟，以验证计算方法的准确性和可靠性。 作者杜晓旭和张正栋，作为西北工业大学航海学院的副教授和博士，专注于水下航行器推进技术领域的研究，他们利用MATLAB等工具进行网格划分和复杂计算。研究结果显示，所建立的数值计算模型能够有效地预测串列螺旋桨的空化性能，这在船舶行业中具有重要意义，因为随着主机功率和螺旋桨负载的增加，空化和噪声问题愈发突出，而串列螺旋桨由于其结构优势可能提供更佳的解决方案。 文章指出，尽管串列螺旋桨相较于传统的螺旋桨有诸多优点，但关于其空化特性方面的研究相对匮乏。本文的研究填补了这一空白，有助于进一步理解串列螺旋桨的工作机制，优化设计，并为该类推进器的实际应用提供了理论依据。 作者们特别关注了串列桨的空化特性对比，发现尽管整体上串列桨的空化特性与单桨相似，但在特定的进速系数和空化数条件下，后桨的空化现象可能更为显著。此外，研究还揭示了进速系数和空化数变化对空化现象的影响，即随着这些参数的增大，空化现象可能会减小或消失。 总结来说，本文通过对串列螺旋桨的空化特性进行数值分析，不仅验证了计算方法的有效性，也为提升螺旋桨在高负载条件下的性能提供了科学依据，对未来船舶推进系统的设计和优化具有重要指导意义。