陈 影，余 龙

（1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室；船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240；2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心（船海协创中心），上海 200240）

0 引 言

螺旋桨空化问题一直是螺旋桨水动力研究中的热点。目前研究螺旋桨空泡的手段主要有实验测量和数值模拟两种。由于空化模拟测试成本较高，大部分的研究都是基于数值模拟方法。螺旋桨的空泡主要分为片空泡、梢涡空泡和毂涡空泡等，目前许多国内外学者已经解决了桨叶表面片空泡的数值预测，但是关于梢涡空泡和毂涡空泡的研究尚不充分。

本文采用的螺旋桨为德国波茨坦水池（SVA）的模型桨VP1304，该桨作为基准螺旋桨于第二届和第四届国际船舶推进器专题研讨会（smp’11和smp’15）被数十家单位计算，有大量的试验数据和数值模拟结果[1-2]。Morgut[3]使用Zwart、FCM和Kunz的三个修正之后的传输模型对PPTC螺旋桨进行了CFD模拟，包括均匀流条件和倾斜轴条件；Gaggero[4]通过RANS方法基于OpenFOAM 开源平台计算了PPTC螺旋桨在斜流中的无空化和空化非稳态性能；陈凯杰[5]基于OpenFOAM 开源平台对PPTC 螺旋桨在全湿流和空化流条件下采用RANS和DES两种方法进行了数值模拟。尽管这些文献成功地验证了PPTC螺旋桨的性能参数以及桨叶上片空泡的分布特性，但是无法模拟出梢涡空泡，尤其是脱出至尾流区域的梢涡空泡的模拟。

由于螺旋桨梢涡空泡尺度非常小，故梢涡空泡的数值模拟对网格分辨率要求很高，目前主流的梢涡空泡计算方法是根据初步计算确定梢涡空泡的大致范围，然后确定控制体的螺距和半径，接下来加密控制体内的网格单元。……