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1 問題描述 本教程介紹如何模擬船用螺旋槳在開放水域中的工作過程。螺旋槳置于一個如下所示的虛擬水池中。螺旋槳是一個可變螺距螺旋槳，在前緣和尾緣處的槳轂和螺旋槳葉片之間有一個 0.3 mm 的間隙，在模擬中保持此間隙。使用 MRF 對螺旋槳的旋轉建模。

3、優化方案過程、方法 首先，采用三維軟件對螺旋槳進行參數化建模，將關鍵參數如槳距角、弦長等進行參數化；其次，將三維軟件和CFD仿真軟件進行交互，以參數化形式交換螺旋槳數據。數字化后的螺旋槳三維模型自動進行數值仿真，反饋結果后重新調整三維模型自動重建，輸入仿真軟件進行二次計算，如此迭代反復。

Research Methods研究方法01槳葉模型根據獲得的DTMB P4119螺旋槳的型值表，進行幾何建模。螺旋槳直徑為0.3048米，葉片數為3。完成標準尺寸的螺旋槳建模后，以螺旋槳中心為基準點，按比例縮小，縮放因子為0.657894。縮放后的直徑為D=0.2米。縮小比例的螺旋槳的主要特征如表1所示。

圖 2 氣動推進（FlightStream）、氣動聲學（FlightStream）和結構（NX Nastran）分析 特別是，使用Bernstein多項式對eVTOL螺旋槳進行幾何建模，將螺旋槳的橫截面數據提供給FlightStream組件橫截面（CCS）文件格式。

圖4　同心圓加工方式圖5　同心圓加工方式刀具軌跡由圖5可知，雖然采用了同心圓加工方式，但是軟件給出的刀具軌跡仍與理想的同心圓存在一定程度的差別，需要采取更為有效的辦法。要想精確控制螺旋槳葉上的進給方向，必須采用流線驅動的辦法。所謂流線驅動，就是用軟件默認的曲面流線或者人為繪制的曲線來控制進給方向。

根據應用領域對執行器操作進行建模。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。

圖3 螺旋槳基準態結構示意圖 采用Gambit前處理軟件對螺旋槳的幾何模型進行網格劃分, 模型中的流域根據螺旋槳旋轉時的特點分為兩大部分: 靠近螺旋槳的動域fluid-1和遠離槳的靜域fluid-2, 其中動域為圓柱形, 靜域為測試水箱的長方體。

1 問題描述 本教程介紹如何模擬船用螺旋槳在開放水域中的工作過程。螺旋槳置于一個如下所示的虛擬水池中。螺旋槳是一個可變螺距螺旋槳，在前緣和尾緣處的槳轂和螺旋槳葉片之間有一個 0.3 mm 的間隙，在模擬中保持此間隙。使用 MRF 對螺旋槳的旋轉建模。

此外，CONVERGE包括了穩健的多相流、流固交互（FSI）和空化模型，這些都是三維評估和分析螺旋槳性能所必需的工具。 如何使用CONVERGE應用于螺旋槳分析呢？我們首先在波茨坦螺旋槳測試案例（Potsdam Propeller Test Case, PPTC）上驗證CONVERGE穩態和瞬態建模能力，其中螺旋槳是完全浸沒的。

▲美軍航母的螺旋槳之大，不難想象 新中國成立后相當一段時間內，中國在綜合領域的多個學科上都和西方有巨大差距，更缺乏尖端機床、計算機以及設計軟件，連螺旋槳用的很多合成材料以及零部件，都難免受制于人。所以高端的大型艦船用螺旋槳一直難以得到實質性發展。

根據應用領域對執行器操作進行建模。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。

今天，我們用一個假想的推進器螺旋槳做一個計算案例。 2 建模與網格 建立如下的三維計算模型，對于該問題的計算，類似于離心泵的計算，需要建立動、靜子域。

軟件介紹 PropCad軟件主要用于船舶螺旋槳幾何建模，其中包括2D設計圖的自動制備、3D視圖、結構參數、幾何性質計算以及CAD/CAM 文件導出等。

4.1 可傾轉螺旋槳無人機的受力分析與運動建模 已升空的無人航行器不再受到水的浮力和阻力，可折疊水槳也收起，全部受到空氣動力的作用，實際已成為一架無人飛行器。本無人飛行器與常規固定翼飛行器一樣，除了設計有平尾及升降舵、垂尾及方向舵外，還設計有機翼后緣左右各一個副翼，起橫向控制作用。不同的是，本無人機設計有三個空氣螺旋槳，前兩個螺旋槳可以傾轉。

01 螺旋槳模型 螺旋槳是由INSEAN設計的7葉片螺旋槳型號E1619(如圖1)。

為了驗證螺旋槳周圍的流場，我們在自由空間的計算網格上劃分了約503萬個，在螺旋槳周圍的計算網格上劃分了約211萬個，總網格點數約為714萬個。最小網格尺寸在螺旋槳壁面附近為0.8mm。接著使用商用計算軟件ANSYS CFX 2023 R1進行了LES大渦模型數值分析，時間步長為Δt=2.5×10^(-5)。