某拖轮200 kW 轮缘推进器水动力性能分析

左新平，郑少雄，周俊雄

（1. 中交四航局江门航通船业有限公司, 江门 529145；2. 广州海洋地质调查局, 广州 510075；3. 江门南洋船舶工程有限公司, 江门 529145）

1 前言

轮缘推进装置取消了传统的机械传动轴系，采用集成电机技术将轮缘电机与螺旋桨、水润滑轴承等部件进行一体化设计制造。其具有结构简单、布置方便、易于控制等特点，是现代船舶推进技术的发展热点。

目前国内外研究机构的研究主要集中在轮缘推进器水动力性能及其影响因素、基于流固耦合的桨叶强度校核、间隙和导管的影响因素以及电机/轴承性能等方面，尚缺少有效的水池试验验证手段，而基于实尺度螺旋桨的系柱拉力测试非常必要。

本文针对某拖轮7 叶200 kW 轮缘推进器，基于RANS 方法，采用滑移网格技术，建立轮缘推进器数值预报模型，开展不同进速系数下的水动力计算，获得其敞水特性；并将计算结果同系柱工况下的实桨测试结果进行对比，两者具备良好的吻合性；在算法验证的基础上，针对轮缘推进器的水动力性能和基于图谱设计的传统导管桨进行对比，结果表明，在常用进速下，采用轮缘推进方案，其敞水效率更高。

2 数值方法

2.1 控制方程

本文采用不可压缩粘性流来求解轮缘推进器的水动力性能，流动控制方程分别为连续性方程和动量性方程：

2.2 湍流模型

选用RNG k-ε 湍流模型，该湍流模型为二方程模型，工程应用较多，其湍流动能和耗散率方程分别为：

式中：G为由于平均速度梯度引起的湍动能产生；……