引起潜艇暴露的重要因素是它产生的声场,螺旋桨的空化噪声是潜艇辐射噪声高频部分的主要成分。航速和下潜深度对潜艇螺旋桨空化噪声影响显著。从螺旋桨升力面理论出发,建立了一种计算螺旋桨空化临界速度和空化临界深度的方法,并对潜艇螺旋桨空化临界特性进行了仿真分析。计算结果与测试结果的比较验证了该算法的有效性。

为降低翼型的气动噪声,以某型电动水上飞机螺旋桨所使用的RAF-6翼型为研究对象,首先通过CFD/FW-H方法计算得到翼型的升、阻力系数以及气动噪声;其次使用型函数线性叠加描述翼型的几何形状;进而,为使翼型获得设计状态下较好的声学与气动性能,由翼型的气动噪声与升阻比构成优化目标,以型函数系数为变量,以保证翼型升、阻力系数变化不超过10%为约束,使用引入响应面模型的遗传算法对翼型进行降噪优化。通过优化翼型与基准翼型的对比可知,设计状态的优化翼型气动噪声声压级降低了2.17 dB,升阻比提高1.12%,且优化翼型在小攻角状态下具有较为优异的声学与气动性能。优化结果表明,该优化方法具有一定应用价值,可为螺旋桨噪声控制研究提供参考。

为进一步降低飞机螺旋桨气动噪声,针对飞机螺旋桨开展综合考虑气动、噪声和结构强度的低噪声多学科优化设计与试验验证。采用基于涡格法的升力面理论进行螺旋桨气动性能计算,基于Hanson频域远场噪声计算方法进行螺旋桨远场噪声评估,2种计算方法都通过与试验对比验证精度,由此组成螺旋桨气动-噪声联合算法;以桨叶沿叶高分布的弦长、安装角和侧掠为设计变量,充分考虑桨叶结构强度对设计变量的约束,以螺旋桨推力、效率不降低和远场噪声降噪最大为优化目标;优化桨叶通过了离心载荷试验、气动载荷试验、动态特性试验等强度试验;在气动声学风洞内完成了气动与声学性能验证,优化螺旋桨相比原始桨气动性能基本保持不变,优化螺旋桨在设计工况的1阶离散分量处的远场气动噪声峰值降低2.7dB,较小推力下降噪量最高可达4dB,2阶离散分量处也有明...

传统的螺旋桨推进方法对自重构变形桨叶螺旋桨的适用性较差,究其原因主要由于传统方法中的算法对自重构变形桨叶螺旋桨的结构动力参数与气动推进参数计算逻辑不相匹配,造成推进动力输出的不足。因此,提出自重构变形桨叶螺旋桨气动推进优化设计方法。首先,对自重构变形桨叶螺旋桨的结构动力进行建模,获得螺旋桨自身的结构动力参数;其次,对自重构变形桨叶螺旋桨的气动推进动力进行建模,获得准确的启动推进参数;最后,结合上述模型参数,引入气动推进中心聚类算法,对模型数据进行融合权重聚类计算,得到自重构变形桨叶螺旋桨气动推进匹配值,完成优化计算,并通过仿真实验对其可行性进行验证。

为了研究桨距角的大小对螺旋桨的整体气动性能的影响,基于滑移网格和动网格技术,使用CFD软件求解非定常不可压流动的N-S方程和S-A湍流模型,分别对桨距角静态变化和动态变化下的螺旋桨气动特性进行了模拟分析,桨距角静态变化角度分别为0°,3°和6°,桨距角动态变化时桨距角按照正弦变化曲线从0°增大到4°.数值计算结果表明:在桨距角静态变化过程中,螺旋桨的拉力和扭矩均随桨距角的增大而增大,而效率降低,相对于桨距角0°,桨距角3°时的拉力提高了20%～30%、扭矩提高了将近30%～40%.在桨距角动态变化过程中,随着桨距角的增加,拉力、扭矩及需用功率均呈线性增加,效率减小,此外,桨距角静态变化时的桨距角3°与桨距角从0°增大到4°动态变化时的桨距角3°所对应的气动参数大致相同.

为了研究侧风对螺旋桨气动性能的影响，基于滑移网格技术，使用CFD软件求解非定常不可压流动的N-S方程和S-A湍流模型，数值模拟不同侧风倾角下螺旋桨的气动特性.数值计算结果表明:在侧风条件下，螺旋桨的瞬时气动力，包括拉力、侧向力和扭矩，在旋转一周的过程中呈现周期性非定常变化，并且这种周期性变化随侧风倾角的增大更加明显.将一个周期内的瞬时气动力时均化处理得到时均气动力，时均的拉力、侧向力、扭矩以及效率均随倾角的增大而增大，由于拉力的增加幅度大于扭矩的增加幅度，螺旋桨时均效率从0°倾角的54.3%增加到30°倾角的64.3%.通过分析桨叶表面压力分布得出，螺旋桨桨叶迎风面和背风面的共同作用导致螺旋桨气动力的非定常变化，在螺旋桨旋转过程中，迎风面压力增大和背风面吸力增大导致气动力增大，迎风面压力减小和...

结合螺旋桨结构特点及Pro／E功能特点，提出了一种螺旋桨桨叶建模的新方法。该方法采用Pro／E软件的曲线创建、缠绕及曲面创建合并等工具，实现直观的建模，摒弃了传统繁琐的三维坐标变换，并在建模过程中对原始设计数据进行检查，及时修正数据错误，可快速得到螺旋桨桨叶的三维实体模型。最后，实例验证了新方法的有效性和可行性。

基于粘性流理论，在均匀入流条件下，利用非结构网格和滑动网格技术数值求解非定常雷诺平均方程（URANS）来研究螺旋桨随边至下游两倍螺旋桨直径区域的尾流场压力和蒸汽体积分数等物理量。计算结果显示，螺旋桨空泡数值计算结果与INSEAN的实验观察结果基本一致，尾流场物理量的计算结果很好地预报了螺旋桨叶频和轴频等参数，梢涡对近尾流场的压力形成具有重要作用。

针对船舶液压推进实验装置模拟加载的需要，提出一种基于液压系统的双向加载负载模拟系统。采用面向系统原理建模的LMS AMESim软件搭建船舶液压推进系统仿真模型，利用Simulink仿真工具建立船桨模型，联合二者完成了船舶液压推进负载模拟整体仿真模型，仿真结果表明液压推进负载模拟系统能够较好地模拟螺旋桨的各工况的负载转矩，为下一步搭建船舶液压推进负载模拟装置提供研究基础。

介绍了螺旋桨液压无键联接的基本原理，1700TEU集装箱船螺旋桨与艉轴的结构形式、设计参数与计算方法，通过计算得出无键联接时的压入量、径向表面接触应力和轴向油压，为螺旋桨的安装提供了理论依据和技术保证。