张 涛 ， 杨晨俊 ， 宋保维

（1西北工业大学航海学院，西安 710072；2中船重工集团第705所昆明分部，昆明 650118；3上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200030）

基于MRF模型的对转桨敞水性能数值模拟方法探讨

张 涛1，2， 杨晨俊3， 宋保维1

（1西北工业大学航海学院，西安 710072；2中船重工集团第705所昆明分部，昆明 650118；3上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200030）

基于RANS方程和k-ε湍流模型，建立了用多参考系模型（MRF）处理前后桨相互干扰的对转桨敞水性能数值模拟方法。开展了两对水下高速航行体用对转桨的敞水性能模拟，与试验结果进行了对比，并研究了不同的前后桨相位差对定常性能模拟的影响，结果表明：文中建立的数值模拟方法能可靠地预报对转桨的敞水性能，可作为对转桨设计的工程应用工具。

对转桨；敞水性能；多参考系模型；CFD

1 引 言

对转桨是水下高速航行体最主要的推进方式，其研究工作尚不如单桨深入，在性能预报方面，有Tsakonas基于模式函数的方法[1]，杨晨俊等基于涡格的方法[2-3]，刘小龙等基于速度势的面元法[4]。上述方法均为基于流体无粘无旋假设的势流理论方法，迄今为止，尚未见关于对转桨粘性流场数值模拟的公开资料及文献。

目前，采用求解RANS方程对单桨敞水性能进行数值模拟是一个十分活跃的研究领域。2003年，Rhee和Joshi以RANS方法为基础，采用非结构化网格和k-ω湍流模式，对一5叶螺旋桨的敞水性能进行了计算，所得推力和扭矩系数与试验测量值有10%左右的误差[5]。国内学者也在这方面开展了研究，如：蔡荣泉等计算了某船用侧斜反弯扭桨的敞水性能，并与试验结果进行了对比分析[6]；……