半浸式螺旋桨水动力性能的数值模拟研究

摘要

针对半浸式螺旋桨的水动力性能问题,应用CFD方法对其流场进行了数值模拟研究,并把结果与实验进行比较.通过求解雷诺平均方程(RAMS)来模拟流场,采用SST k-ω湍流模型来计算RANS方程中的雷诺应力.利用Fluent中的明渠流动(OpenChannel Flow)功能模拟空泡水筒中的气液两相流动,采用VOF方法捕捉自由液面.应用滑移网格法完成搅拌桨的转动,实现了对一个五叶右旋半浸式螺旋桨的数值模拟.研究结果表明,桨的尾流场形态与实验结果吻合地较好,证明了CFD方法预测半浸式螺旋桨性能的有效性.在较低浸入深度时,数值模拟可以很好地预测半浸式螺旋桨的性能.随着浸入深度的增加,推力系数和效率的预测结果基本准确,扭矩系数的预测结果有一定偏差.从数值计算结果中,可以获得宏观力的脉动曲线和完全入水桨叶的压力分布,并且可以对桨叶出水和入水过程进行详细的研究.