摘要：随着我国海洋事业逐步腾飞，对于气力推进挺的需求也越来越高，本文主要针对气力推进艇使用变距桨的情况下基于CFD数值模拟进行螺旋桨的水动力性能分析。

变距桨为可以改变螺旋桨螺距从而改变螺旋桨水动力性能的一种螺旋桨。本文选用的是较为常见的JDC型螺旋桨，型号为JDC3-50。本文首先构造Gambit可支持的螺旋桨虚体模型。基于推导的三维坐标变化公式，利用JDC3-50螺旋桨的型值表，本文得到该螺旋桨的三维坐标。基于此三维坐标本文利用SolidWorks和Excel对螺旋桨各个边和各个面进行构建。接着利用Gambit的“缝合”功能完整的构建出该螺旋桨的实体模型。

通过Gambit软件，本文完成了对静流域、旋转域的划分以及边界条件的设定，其中，在进行计算流域构建时，静流域区域较大，旋转域区域较小同时应处以静流域的尾端部位。同时本文通过相关资料和多次尝试，针对不同流域进行了合理的网格划分，其中螺旋桨叶面网格为非结构性的正三角形或金字塔形或楔形。做好水动力性能数值分析的前期工作后应在Gambit软件中文件保存格式设置为Fluent4版本的mesh文件。

在利用Fluent进行CFD数值模拟计算时，本文选择采用标准k-ε湍流模型，同时本文假设该模型不存在热交换，因此在模型的设置上未添加能量方程。在求解参数时，本文选择了简易耦合算法，压力离散型为标准型，皆为一节迎风。最终通过模型求解，得到不同推进系数下螺旋桨的敞水性征曲线。通过与实际实验数据进行对于发现，本文选用Gambit软件和Fluent软件对螺旋桨流场分析进行数值模拟具有可行性。最后通过本文模型进行分析，发现该螺旋桨在推进系数处于中间偏下时易发生空泡现象，同时该类型变距桨在面对增速的情况下性能发挥良好，但是在减速的情况下性能较差。

关键词：CFD数值模拟；Gambit；Fluent；敞水性征曲线 

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章  绪  论-4

1.1 课题研究背景及意义-4

1.2 研究现状及发展趋势-5

1.3 研究内容-6

第二章 变桨距螺旋桨及CFD理论-7

2.1 变距桨应用特点-7

2.2 螺旋桨理论-7

2.3 CFD技术-8

2.3.1 CFD技术理论-8

2.3.2 CFD求解-9

2.3.3 网格划分-12

2.4 本章小结-13

第三章 三叶变距桨数值分析-14

3.1 三叶变距桨结构参数分析-14

3.2 三叶变距桨三维建模-15

3.3 螺旋桨网格划分-18

3.4 边界条件设置-19

3.5 本章小结-20

第四章 三叶变距桨水动力性能数值分析-21

4.1 基于Fluent进行仿真计算-21

4.2 数值结果分析-22

4.3 螺旋桨尾流分析-24

4.4 本章小结-26

第五章 总结与展望-27

参考文献-28

致  谢-31