王恋舟 吴铁成 郭春雨

* (西南交通大学力学与工程学院,成都 611756)

† (中山大学海洋工程与技术学院,广东珠海 519082)

** (哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨 150001)

引言

目前,水面舰船和水下航行器主要采用螺旋桨推进方式.螺旋桨的水动力性能、空化以及噪声性能等一直是船舶研究和设计建造人员非常关心的问题[1-3].螺旋桨尾流场的测量和精准模拟不仅关系到螺旋桨性能的评估,同时也是螺旋桨型线优化、桨前后节能装置设计时需要考量的关键因素[4-5].截止到目前,船舶螺旋桨尾流场这一高度复杂的湍流流动结构中依然包含着许多没有被完全揭示和理解的演化机理,如椭圆不稳定性(短波不稳定性)、梢涡的融合、蛙跳、蜿蜒以及崩溃等复杂现象背后的物理机制.更好地揭示它们的流动行为和特性往往能够帮助人们更准确地理解或预报螺旋桨的相关特性,如梢涡融合以及短波不稳定性和长波不稳定性引起的涡系统崩溃,都会导致流噪声的增加.螺旋桨尾流的机理研究在工程应用中扮演着重要的角色,并引起了足够的重视,究其原因是这一基础问题与螺旋桨水动力性能、振动、噪声以及船舶结构问题等相关[6-7].另外,从物理的观点来看,螺旋桨尾流的特征也是造成能量损失的关键因素,更好地理解螺旋桨尾流的物理本质,对螺旋桨的优化设计以及新概念螺旋桨的发展十分重要[8].

螺旋桨尾流场计算的黏性方法仍主要采用计……