基于重叠网格的导管桨非定常水动力性能数值模拟

邱 鹏，郑 高

(武警海警学院机电管理系，浙江 宁波 315801)

0 引 言

导管螺旋桨[1]作为一种特殊的推进器，广泛应用于螺旋桨载荷较大的船舶，因此该推进器，如拖网渔船、顶推船等。在重载时仍能表现出较高的推进效率，并且外界的流场变化对其螺旋桨的转矩影响甚小，在不同的工况下均可以较好地吸收主机所发出的功率。因此如何准确预报导管桨的水动力性能尤为重要。目前对导管桨的性能研究主要有模型试验和数值模拟2种方法。数值模拟方法相对于模型试验具有成本低、周期短等优势，受到了众多学者的青睐。

M.Abdel Maksoud,H.J.Heinke[2]和W.H.Bulten[3]等对导管螺旋桨缩比模型和全尺模型的流场进行了数值计算；赵强等[4]利用Fluent软件对导管桨的定常流场进行了研究；朱俊飞等[5]采用Flunent软件作了导管桨的定常性能数值模拟以及优化设计；李坚波等[6]采用Fluent对定常下的导管桨间隙大小对性能的影响进行了数值研究；张弘等[7]利用Fluent软件分析了导管桨在定常时不同几何参数对其水动力性能的影响。

从现有文献研究中发现采用计算流体软件Fluent进行导管桨的定常性能研究的方法已经十分成熟[8]。然而对于船舶推进器的数值研究，采用重叠网格技术进行非定常水动力性能的数值模拟极少。重叠网格又称嵌套网格[8]（overset grids），其思路就是将复杂的流场区域进行分解，每个区域内独立的生成高质量的网格，区域网格之间会有出现重叠和共享部分。采用预处理技术对计算域区域外的部分网格进行剔除，如物体的封闭内部，只保留计算域与物体之间的网格，对重叠或者共享部分的网格采用插值方式进行信息对接，最终达到求解整个计算域的目的。……