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5 計算結果與分析5.1基于改進體積力法的導管螺旋槳敞水水動力性能使用經流量修正和分布修正的改進螺旋槳體積力模型對No.19A+Ka4-70導管螺旋槳進行敞水水動力性能數值模擬。

使用經流量修正和分布修正的改進螺旋槳體積力模型對 No.19A+Ka4-70 導管螺旋槳進行敞水水動力性能數值模擬。

通過定義場函數來定義出螺旋槳進口的進速系數。（6）創建性能報告。螺旋槳性能數據包括前進系數、推力系數、扭矩系數和敞水效率。利用自定義場函數定義出四個變量，進行仿真，最終四個數據與實驗結果的對比如下： 螺旋槳仿真性能與實驗性能的對比螺旋槳壓力分布 ? end ? 文章來源有限猿仿真

本案例利用Fluent中的MRF模型，對螺旋槳敞水水動力性能問題進行了仿真計算。該案例僅對螺旋槳的穩態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。本文僅計算了進速系數為0.4的工況，計算結果與相關實驗較為接近。

通過定義場函數來定義出螺旋槳進口的進速系數。（6）創建性能報告。螺旋槳性能數據包括前進系數、推力系數、扭矩系數和敞水效率。利用自定義場函數定義出四個變量，進行仿真，最終四個數據與實驗結果的對比如下： 螺旋槳仿真性能與實驗性能的對比螺旋槳壓力分布 ? end ? 文章來源：有限猿仿真

今天小二就采用第二種方法，即剛體運動法/滑移網格法對一種特殊的槳——導管槳進行敞水性能的數值模擬。 2 導管槳由螺旋槳和具有流線形剖面的導管組合而成，導管的存在能夠顯著改善工作在船后的螺旋槳的伴流場，并產生一定的額外推力，對提高重載荷船舶的螺旋槳效率效果尤為明顯。

此時，螺旋槳敞水性能的計算結果如下圖所示。 可見，不論是水動力性能，還是梢渦及梢渦空泡都得到了較為精確的模擬，證明本案例所采用的方法真實可靠。文章來源：shipCFD

本案例利用Fluent中的MRF模型，對螺旋槳敞水水動力性能問題進行了仿真計算。該案例僅對螺旋槳的穩態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。本文僅計算了進速系數為0.4的工況，計算結果與相關實驗較為接近。

圖 3可視化集成仿真環境整體運行邏輯示意圖 三、相關案例介紹 3.1螺旋槳快速設計系統以性能仿真驅動螺旋槳設計，通過干濕模態、強度特性、敞水性能、自航性能等模擬，實現設計螺旋槳的快速評判校核，并結合優化技術實現螺旋槳設計方案選型。

圖2 在刀片上及周圍的網格 03 結果分析 （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。

而每個螺旋槳又各有5片槳葉，每片的重量就達到了30噸，因此這種核動力航母的螺旋槳部分重量就達到600噸！在這些巨型螺旋槳制造時，從曲面弧度、敞水效率到螺旋槳光潔度，都有很高的加工標準，如果沒有高端的多軸聯動機床，就很難達到要求。時至今日，美國的軍用高端機床也保持著巨大的領先優勢。

對比以上三種方法，各有其優缺點： MRF方法是一種穩態方法，因此具有設置簡單、計算快速、易于收斂等優點，在計算螺旋槳的敞水曲線時一般采用該方法，計算精度滿足要求，資源耗費較少，性價比高。

改變前置定子的相對彎度使得水流產生預旋, 改變后置定子的弦徑比和距離比可以回收尾流中旋轉的能量, 并分別對比分析了它們對螺旋槳水動力性能、空化抑制性能和扭矩平衡性能等方面的影響, 采用CFD的方法揭示了流場的細節變化, 對影響結果進行了定性和定量的全面分析, 得出如下結論。

對比以上三種方法，各有其優缺點：MRF方法是一種穩態方法，因此具有設置簡單、計算快速、易于收斂等優點，在計算螺旋槳的敞水曲線時一般采用該方法，計算精度滿足要求，資源耗費較少，性價比高。RBM方法是一種瞬態方法，相對于MRF，不僅能夠求得敞水曲線，還能夠得到流場的更多信息，比如壓力脈動、流場演變等，但是計算時間較長，對硬件的要求也更高。

三、水動力分析工具水動力的分析包括主船體、附體和螺旋槳的優化，具體包括針對阻力的船形尺度優化、船首形狀參數的優化、船首或船尾側推形狀的優化、推進附體的形狀優化等。

相比于圖譜螺旋槳，高效螺旋槳在外形上有明顯差別，且在性能上具有效率高(平均達到2%以上)、空泡及脈動壓力性能優等優勢。

為此，我們設計本無人航行器具有水面滑行功能，除了更有利于從水面升空控制之外，還可將本無人機設置有水上降落和水上滑行的飛行性能。 無人航行器水面滑行形態設計如圖9所示。兩個前螺旋槳由垂直狀態轉為前傾可變角度狀態，后空氣螺旋槳垂直向上不變，機尾的水推進螺旋槳在離水前仍可運行產生一定推力。這時，機翼升出水面，當航行器以一定速度前進時，會產生一定的升力。

定義如下幾個參數，用以評價螺旋槳的性能： 其中Va為來流速度（m/s），本案例為0.3m/s；D為螺旋槳葉片外徑（m），本案例為1.2m，n為轉速（轉/秒），本案例為（200/60）轉/秒T為推力（N），Q為扭矩（Nm），ρ為介質密度（kg/m3），水的密度998.2 kg/m3。

李龍等[3]通過優化AUV的Myring外形曲線、設計高效率螺旋槳和匹配電機選型等方法, 來保證整個推進系統的效率最優。張若初等[4]基于RANS數值計算方法, 實現AUV阻力、螺旋槳敞水特性的預測, 并開展了自航模擬。李桂倉[5]計算了海洋擾動對AUV阻力和螺旋槳特性的影響, 定性分析了艇機槳匹配特性, 提出垂向姿態控制策略。

本案例利用Fluent中的滑移網格模型（RBM)，對螺旋槳敞水水動力性能問題進行了瞬態仿真計算。該案例僅對4119槳的瞬態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。本文僅計算了進速系數為0.4的工況，計算結果與相關實驗較為接近。與Fluent MRF 旋轉機械（一）的結果相比，瞬態計算結果與實驗值更為接近。