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本文僅對依靠數值仿真技術的螺旋槳優化過程進行了介紹，未來一段時間內將持續更新與CFD數值仿真技術、螺旋槳優化和氣動布局優化的系列文章，包括翼尖小梢作用、共軸反槳螺旋槳的優化、固定翼螺旋槳的優化、常見靜態螺旋槳測試平臺的問題等文章，敬請瀏覽，點贊，分享。 文章來源：無人機

仿真中，敞水性能曲線取Ka4-70單槳敞水曲線值，進速系數J取導管螺旋槳設計區間0.1～0.7，螺旋槳體積力模型轉速n恒為1500r/min。導管+G的敞水性能曲線仿真結果如圖5（a）所示。圖中，KTPG和KTDG分別為槳推力系數及導管推力系數，KTP0和KTD0為相應的試驗值[17]。

研究背景及內容螺旋槳是船舶的主要推進器之一，具有良好的水動力性能、較高的推進效率和簡單的結構等特點。然而，在船舶設計和運行中，螺旋槳的噪聲問題一直是一個重要且復雜的挑戰。本研究使用仿真手段對旋轉槳的非空化噪聲進行研究。研究分為流體動力學仿真計算和聲學仿真計算，流體計算以縮比的DMPT P4119標準槳為研究對象。在穩態計算中，采用SST 湍流模型。

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

3.2 PIV實驗與仿真對比分析 對Whale1212型號深海推進器進行PIV實驗, 得到深海推進器工作時的螺旋槳尾流速度云圖, 如圖23所示。在相同轉速下, 通過CFD流體仿真軟件獲得螺旋槳仿真速度場分布云圖, 如圖24所示。

上述研究驗證了CONVERGE的螺旋槳仿真建模能力，并展示了CONVERGE在復雜情況下的實用性。

中船瓦錫蘭螺旋槳公司掌握了大型螺旋槳的制造技術并獲得突破。 今天介紹螺旋槳關鍵工序數控加工。 央視曾經報道過遼寧號航母更換螺旋槳的資料，這表明我國在大型船舶螺旋槳精密焊接、制造、安裝等一體化的系統制造技術，已經完全獲得突破。

03 實體導管螺旋槳敞水推力驗證 對 No.19A+Ka4-70(P/D = 1) 導管螺旋槳進行數值模擬，將導管推力、螺旋槳推力等的仿真結果與試驗值進行對比以驗證計算方法的合理性。

圖3 在VOLTA SPDM平臺利用ESTECO的modeFRONTIER仿真過程自動化工作流程 該工作流程實現了eVTOL螺旋槳的優化框架，目標是滿足四個學科相關目標。就氣動推進力學學科而言，項目組感興趣的是最大化推力，同時最小化螺旋槳的扭矩。從聲學學科來看，目標是盡可能安靜，所以項目組對最大限度地降低聲壓級感興趣。

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

對于虛擬盤體模型，當前可實現四種方法：體積力螺旋槳法，葉片單元法，1D動量法，用戶自定義法。作為虛擬盤體模型的一部分，體積力螺旋槳法對船舶螺旋槳的效應進行模擬。體積力螺旋槳法主要對船體和螺旋槳的流場相互作用進行仿真。螺旋槳引起的流態取決于船體周圍的流態。同樣，船體流受螺旋槳的影響。體積力螺旋槳法可用作DFBI（動態流體相互作用）模擬的一部分。

▲最大型螺旋槳的用戶是巨型民用船舶 目前世界主流的大型螺旋槳拼接工藝是液壓無鍵連接，其原理是利用高壓油帶來的擴張力，將螺旋槳進行拼接，進而將槳軸和螺旋槳拼接在一起，這樣既不會對拼接處帶來損害，又能保證動力。

（a）拉力分布 （b）扭矩分布圖3 設計前后螺旋槳槳葉徑向氣動載荷分布對比 圖4 最小誘導損失螺旋槳 （a）cmax=0.6R（b）cmax=0.5R（c）cmax=0.4R圖5 不同幾何尺寸約束下的新型高性能螺旋槳最后，如下圖所示，通過對優化設計前后螺旋槳/機翼耦合下的氣動特性進行高精度數值仿真和對比分析，驗證了在不采用任何增升減阻裝置的情況下

早期飛機大多使用槳葉角固定不變的螺旋槳，它的結構簡單，但不能適應飛行速度變化。現代的螺旋槳飛機多采用槳葉角可調的變距螺旋槳，這種螺旋槳可根據飛行需要調整槳葉角，提高螺旋槳的工作效率。 由于螺旋槳在旋轉時，槳根和槳尖的圓周速度不同，為了保持槳葉各部分都處于最佳氣動力狀態，所以把槳根的槳葉角設計成最大，依次遞減，槳尖的槳葉角最小。

航空螺旋槳仿真技術 航空螺旋槳的三維仿真技術主要有氣動流體仿真（CFD）、結構仿真（CAE）、流固耦合仿真。CFD可以模擬復雜的非線性流動，全面考慮影響螺旋槳效率的各種因素，通過對螺旋槳周圍的流場進行分析計算，得到螺旋槳的氣動特性數據。

(2) 這里的T是時間4．數值仿真計算方法 這里使用ANSYS Workbench 2023 R1創建計算網格，將螺旋槳直徑設置為代表長度D，并設置直徑為5D、高度為5D的圓柱形區域作為計算域。在螺旋槳外側設置了自由空間，并將其上、側、下邊界條件全部設置為大氣壓開放狀態，將螺旋槳葉片設置為無滑移壁面。螺旋槳轉速分別為40Hz、50Hz、60Hz。

對于虛擬盤體模型，當前可實現四種方法：體積力螺旋槳法，葉片單元法，1D動量法，用戶自定義法。作為虛擬盤體模型的一部分，體積力螺旋槳法對船舶螺旋槳的效應進行模擬。體積力螺旋槳法主要對船體和螺旋槳的流場相互作用進行仿真。螺旋槳引起的流態取決于船體周圍的流態。同樣，船體流受螺旋槳的影響。體積力螺旋槳法可用作DFBI（動態流體相互作用）模擬的一部分。

中國螺旋槳企業在材料選擇上也進行了大膽嘗試，使用了高強度、耐磨、耐腐蝕的特種材料，使巨型螺旋槳的使用壽命和性能大幅提升。中國巨型螺旋槳在性能方面具有明顯優勢。一方面，中國巨型螺旋槳的尺寸更大，能夠適應更廣泛的使用需求。從小型風力發電機到大型船舶，中國螺旋槳企業都可以根據客戶需求定制更大尺寸的巨型螺旋槳，滿足各個行業的要求。另一方面，中國巨型螺旋槳的運行效率和節能性也大幅提升。

環形螺旋槳（toroidal propeller）（圖片來源： Glen Cooper/MIT） 螺旋槳技術的最新進展是“環形”（toroida）螺旋槳，即螺旋槳的形狀是環形的，葉片相互環繞。

TCFD設置 TCFD是專門設計出來對旋轉機械進行仿真分析的，這些旋轉機械通常又包含著多種部件，其中的一個或者幾個是旋轉部件，其余為靜止部件，它們之間需要彼此相連。模擬一個帶螺旋槳推進器的飛機就是類似的情形，在TCFD中則可以較為方便的設置這些不同的區域及之間的連接。