1、21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，海洋地位的提高使得海軍的作用更加重要。2000年1月，美國(guó)時(shí)任海軍部長(zhǎng)Richard Danzig宣布美國(guó)海軍將開(kāi)始一個(gè)新紀(jì)元，即美國(guó)海軍下一代水面戰(zhàn)艦將采用電力推進(jìn)系統(tǒng)。自從二戰(zhàn)前美國(guó)海軍放棄了電力推進(jìn)而采用機(jī)械齒輪驅(qū)動(dòng)，電力推進(jìn)一直不被采納，這個(gè)決定為船舶設(shè)計(jì)者提供了新的機(jī)遇(指采用電力推進(jìn)系統(tǒng))。在商業(yè)領(lǐng)域，特別是郵船，在此之前好多年就采用了電力推進(jìn)，并正享受其所帶來(lái)的利益。 FLUENT軟件的設(shè)計(jì)基

2、于“CFD軟件群”思想，可針對(duì)各種不同流動(dòng)的特點(diǎn)，采用合適的數(shù)值解法，在計(jì)算速度、穩(wěn)定性、精度等方面達(dá)到優(yōu)化組合。本論文利用FLUENT的這些特點(diǎn)模擬吊艙推進(jìn)器的水動(dòng)力計(jì)算，在沒(méi)有圖譜可以利用的條件下，使CFD成為螺旋槳設(shè)計(jì)的手段之一。本文運(yùn)用這一手段，發(fā)揮CFD計(jì)算結(jié)果信息量大的特點(diǎn)，對(duì)推進(jìn)器進(jìn)行相關(guān)的性能計(jì)算，并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)的圖譜設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化導(dǎo)管、螺旋槳及其組合的水動(dòng)力性能。擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題是用fluent軟件建模與仿真，包

3、括導(dǎo)管、螺旋槳組合的模型建立，給定合適的控制域、物理模型和邊界條件等。論文主要完成了以下兩方面的工作： 1) 對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行了二維和三維的建模，并在改變其基本參數(shù)(收縮系數(shù)、擴(kuò)張系數(shù)、長(zhǎng)徑比、厚度比、平行中體長(zhǎng)度等)條件下進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，得到導(dǎo)管的流場(chǎng)分布和水動(dòng)力特性。通過(guò)分析第一系列導(dǎo)管的計(jì)算結(jié)果，得到了幾何參數(shù)變化對(duì)導(dǎo)管水動(dòng)力性能影響的一些規(guī)律。根據(jù)這些規(guī)律，又在導(dǎo)管內(nèi)放置電機(jī)前提下調(diào)整了導(dǎo)管的尺寸，產(chǎn)生了第二系列的導(dǎo)管幾何形

4、狀，并進(jìn)行了同樣的數(shù)值模擬，最終選取了滿足要求的性能較優(yōu)導(dǎo)管。 2) 以普通導(dǎo)管槳的槳葉葉型為基礎(chǔ)，配上第一步優(yōu)化選定的導(dǎo)管對(duì)其進(jìn)行三維建模，選取合適的計(jì)算模型及相關(guān)參數(shù)，在不同工況下對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到相應(yīng)的推力分配關(guān)系。將試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。視兩者的誤差的大小的情況，重新調(diào)整計(jì)算模型及相關(guān)參數(shù)，直到結(jié)果滿意為止，從而得出適用于該模型的計(jì)算方案。 試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的對(duì)比表明本文采用的數(shù)值方法可以用于對(duì)