姜东栓

摘 要：以 MAU 型桨作为研究对象，通过数值模拟方法，以质量守恒定理及动量守恒定理为基础，建立不可压缩流体的控制方程，计算螺旋桨在敞水中的受力情况。本文数值计算采用湍流模型和 SIMPLE算法，分析推进器在不同进速系数下，推力、扭矩与表面压力变化分布特点。运用计算软件FLUENT，对螺旋桨的尾流场进行模拟计算，展示其敞水性能的数值计算结果并与水池敞水试验值对比，对常规螺旋桨在粘性流场中受力直观体现，并校验了CFD技术在粘性流场计算中的可靠性。

关键词：粘性流场；螺旋桨；FLUENT；可靠性

中图分类号：U664.3 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）07-0043-02

因螺旋桨复杂的几何形式及流场的多变性，导致流体分离、漩涡等多种不可预测现象的发生，面对复杂的流动结构，通过求解描述流动过程的微分方程式进行解析将是一项极为困难的工程。大多数流场研究中，对于螺旋桨流场理论研究工作，基本采用势流方法；随着粘流理论及流体仿真技术的进步，运用商用流体模拟软件对粘性流场进行模拟。螺旋桨粘流问题可作为一种不可压情况，其计算难点即压力场的确定。通常流体解析方程多为非线性，自变量较多，计算域几何形状任意，边界条件情况复杂，对这些无法直接求得解析解的问题方程，用数值方式则能化解此类问题。

1 控制方程

假定流体不可压，来流为以定常速度作匀速直线运动，螺旋桨保持相对旋转速度为0，在螺旋桨周向的转动区域保持一定转速，建立流场控制方程如下：