王超， 宋梅筠， 汪春辉， 李兴， 徐佩

(哈尔滨工程大学 船舶工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

船舶在极地航行时的工况十分复杂，常出现碎冰沿底部滑动至船艉对螺旋桨产生干扰的现象，因此在设计极区螺旋桨时，必须考虑自由运动的浮冰对螺旋桨水动力性能的影响。自由状态冰对螺旋桨水动力性能的影响分为接触干扰与非接触干扰，其中冰块的位置、进流的速度都与冰桨间的非接触干扰有关。对于冰桨间的非接触干扰，国内外学者已经开展了很多研究工作。Shih 等[1]基于2D面元法对冰阻塞工况和敞水工况下螺旋桨的水动力性能进行了计算对比，发现冰阻塞工况下螺旋桨叶元体的最大升力系数和最大阻力系数都会大幅增加，最多可至敞水工况的5.78倍；Yamaguchi[2]通过推导得出了一种改进升力面方法并进行了实践计算，认为该方法适用于冰桨非接触工况下螺旋桨的水动力性能计算；Bose[3]利用3D非定常边界元法模拟了冰阻塞流下螺旋桨的水动力性能，并将3D面元法的计算结果和Luznik等[4]的实验结果进行了对比分析，发现在冰桨非接触工况下，冰桨间距这一因素对螺旋桨水动力性能有较大影响；Veitch[5]建立了一种用于计算冰桨接触工况下螺旋桨的表面应力与冰块运动的新模型，该模型主要针对船舶大侧斜桨与水下冰块的相互作用关系这一问题；Walker[6]将冰桨干扰载荷分为接触载荷和非接触载荷，认为非接触载荷在碎冰后方的尾流场区域中会达到和接触载荷相同的量级。……