基于滑移网格法桨——舵相互干扰流场分析

陈 卫 叶 敏

（台州科技职业学院，浙江台州 318020）

螺旋桨布置在船尾，其水动力性能受到船体、舵等因素的影响，工作环境相对复杂，通过单桨模型模拟螺旋桨的流场所得的粘性流程与实际的工况存在很大的差异，因此，很有必要考虑船体、舵等因素对于螺旋桨尾流的影响。但是，在进行船、桨、舵一体化模拟存在着一定的困难，网格数庞大，不利于数值模拟的准确性。

本文通过模拟螺旋桨—舵的相互干扰，在这种运动模式下，流场随着时间呈现出周期性的变化，在模拟过程中采用非定常的方法计算模拟。

在处理螺旋桨与舵之间的动静关系中，螺旋桨区域作为网格旋转区域，其它区域作为静止区域处理，采用滑移网格计算，其基本原理是将几网格划分成几个区域，交界面两侧网格相互滑动，而不要求交接面两侧的网格结点相互重合，在计算过程中使经过其交接面的通量相等。在数值计算的过程中，通过网格交界面的通量是根据两个交界面区域的相交部分来计算的。

1 数学模型

标准k－ε模型是基于湍流动能k和湍流动能耗散率ε的输运方程上建立起来的半经验模型。湍流动能k和湍流动能耗散率ε由以下的输运方程描述：

运动方程［1－3］：

2 计算模型与网格划分

本文选用螺旋桨模型为JDC4－55［4］，试验模型号为9004，直径D＝0.3036m，初始螺距比P／D＝1.0，毂径比0.28，叶背方向取为Z轴正方向，转速n＝900rpm，本文所采用的舵为半平衡舵，舵高272mm，通过改变进速来改变进速系数［5］。计算雷诺数取为1.3×106，大于临界雷诺数。……