螺旋槳是由INSEAN設計的7葉片螺旋槳型號E1619(如圖1)。該模型是在一塊鋁合金'avional'上建造的，并使用6自由度的CMM進行了檢查，外皮被黑色陽極氧化以減少在測試過程中被激光束反射。

圖1   INSEAN E1619螺旋槳的幾何形狀

       FOI使用開源庫OpenFOAM，控制方程的離散是基于有限體積法（FVM）。本研究中使用FOI求解器實現了Schumann（1975）的LES模型。在無滑移條件下，邊界處采用基于壁面定律的壁面建模方法。方程在旋轉網格上求解，即方程沒有轉換到旋轉參照系。

        使用的圓柱形計算域為：

       葉片周圍的網格如圖2，構建的兩個計算網格分別為2.6和4.5 Mcell (1 Mcell =10⁶cells)。計算域的主體部分由四面體單元網格劃分，在邊界層中插入了許多棱柱型單元層。

圖2  在刀片上及周圍的網格

（1）性能特點

     對螺旋槳敞水的性能特性進行了實驗和數值分析。實驗在INSEAN拖水池N.1（即長470m，寬13.5m，深6.5m），使用Cussons R46螺旋槳專用試驗臺，最大推力700N，最大扭矩40Nm，最大轉速2500rpm，平均葉片雷諾數(參考70%半徑處的截面)約為230000。采用兩種不同網格密度的LES進行CFD分析，分別為2.5Mcell和4Mcell單元，推進比為J=0.74和J=0.85。如圖3，數值模擬很好地體現了推進比兩值處的螺旋槳推力和扭矩系數。

圖3  螺旋槳性能特征

（2）尾流演化

      考慮了x=0.17R、x=0.58R和x=R三種情況下螺旋槳尾流的平均速度和脈動速度沿著三個截面的分布，對螺旋槳尾流的演化進行了分析。通過分析前進比J=0.65、J=0.74和J=0.85時的速度場，研究了螺旋槳載荷條件對尾流特性的影響。

（1）研究了在開放水域運行的潛艇螺旋槳的尾流演化和不穩定性問題。對LDV相位采樣技術的速度測量和LES速度場/壓力場進行了數值模擬。

（2）重點分析了螺旋槳尾跡在近場的典型特征(流管收縮、卷升等)以及載荷條件對尾跡變形、湍流擴散和不穩定起始機制的影響。

（3）流場的LES預測結果與LDV測量結果的比較表明，在推力和扭矩系數、位置和一般尾跡強度方面都有很好的一致性。 

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