摘要：基于延迟分离涡模拟(DDES)方法对轻载和重载工况下的螺旋桨尾流场进行数值模拟,对比不同载况下的螺旋桨尾流动力学特征,结果表明:在高进速系数的轻载工况下,桨后螺旋涡的螺距较大,尾流更加稳定;而在低进速系数的重载工况下,桨后螺旋涡螺距较小,相邻梢涡之间的干扰效应增强,涡系统趋于更早的发生不稳定行为甚至崩溃。研究结果对螺旋桨的设计和优化具有一定的工程价值和指导意义。

摘要：船舶在冰区航行时,经常会发生碎冰在艏部下沉,并沿着船体滑入螺旋桨前的流场中,导致高速旋转的螺旋桨与冰发生切削作用,使得螺旋桨桨叶发生严重变形和损坏。为了进一步分析和研究螺旋桨-冰切削过程中的各种载荷,文中首先在拖曳水池中搭建了螺旋桨-冰切削试验平台,详细叙述了测量设备和模型冰推送装置。然后,通过重复性分析以及与其他学者的研究进行对比分析,验证了试验平台的可行性和可靠性。最后,对螺旋桨-冰在空气中以及在水中切削时受到的载荷情况进行了详细的分析。试验结果表明:螺旋桨-冰切削试验平台的搭建具有可行性,能够较好地测量螺旋桨-冰的切削载荷;模型冰移动的速度越快,螺旋桨受到的挤压载荷越大;螺旋桨-冰切削过程中接触载荷的详细描述对冰级螺旋桨的结构设计具有重要的工程意义和应用价值。

摘要：螺旋桨尾流场的涡流特性是一个基础但又十分复杂的流体力学问题,它的复杂性源于其蕴含复杂的漩涡系统,且该漩涡系统会在高速的剪切层流动中不断演化,其流体动力学行为,如由稳定态演变为不稳定态的机理以及复杂工况环境中的流动现象,一直是流体力学领域的难点和备受关注的热点问题.从工程应用的角度看,桨后梢涡的演化特性与船舶结构物的宏观特性直接相关,更好地理解多工况下螺旋桨尾流的动力学特性,将有助于改善与振动、噪声以及结构问题等相关的推进器性能,对综合性能优良的下一代螺旋桨的设计和优化有着重要的现实意义.本文基于延迟分离涡模拟、大涡模拟和无湍流模型模拟方法以及粒子图像测速流场测试分别开展了螺旋桨尾流动力学特性的数值与试验研究,对螺旋桨尾流不稳定性的触发机理进行了揭示.基于均匀来流中螺旋桨梢涡的演化机理,提出了螺旋桨梢涡演化模型.该模型能够较为准确地模拟螺旋桨梢涡的演化过程,预测螺旋桨梢涡融合的时间和位置,对螺旋桨流噪声预报和控制以及性能优良的螺旋桨设计具有重要意义.

摘要：基于雷诺平均纳维-斯托克斯方法对空化流中具有升沉运动状态的螺旋桨进行了数值模拟,螺旋桨旋转与升沉运动的耦合采用自主定义的运动方程来实现,升沉运动简化为基于正弦函数运动规律的周期性运动,非定常流场的数值传递采用重叠网格技术实现.对不同升沉运动周期下的螺旋桨非定常推力系数、扭矩系数进行了分析,对螺旋桨的非定常空泡性能以及尾流特征进行了对比研究.结果表明:升沉运动会加剧推力系数和扭矩系数的非定常特性,并导致螺旋桨片空泡的非均匀分布;升沉运动周期越小,桨后涡结构的干扰效应越强,螺旋桨诱导的脉动压力幅值越大.计算结果对螺旋桨的优化设计具有一定的理论参考意义.