斜流中导管螺旋桨性能研究

本研究对斜流条件下的导管螺旋桨进行了数值研究，这对于推力驱动船舶与动力定位（DP）系统的设计和安全运行至关重要且具挑战性。首先采用雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型对开放水域中单个导管螺旋桨进行准定常研究评估，随后采用 RANS/LES 混合模型进行瞬态滑移网格计算。此处考虑的具有代表性的测试几何为一 marine model thruster（船舶模型推力器），采用结构化六面体网格离散，并细致划分叶片梢与喷嘴间间隙以捕捉流动动力学。计算结果通过系统的网格收敛性研究评估，并与可得实验数据对比。作为新颖贡献的一部分，分析了 $15^\circ$ 至 $60^\circ$ 间多个入射角及不同进速系数。重点置于作用于螺旋桨叶片与喷嘴的水动力载荷及其随不同构型的变化。结果表明，尽管喷嘴吸收了斜流的很大一部分作用，不同位置叶片间的不平衡仍显著。这种叶片与喷嘴上的不平衡流动动力学对船舶推力器推力与转矩的变化具有直接影响。