研究目的及意义：

螺旋桨上空泡问题由来已久。早在1893年英国小型驱逐舰‘勇敢’号在试航过程中，突然出现主机功率、转速和航速都达不到初始设计要求，后来通过分析才发现其最初未能达到预期航速就是因为螺旋桨上出现了空泡现象。而随着科学技术的发展，各种新船型、高性能船相继出现，现代船舶不断向大型化、高速化发展，船舶主机功率不断增加，螺旋桨负荷也不断加重，螺旋桨桨叶空泡往往难以避免。

螺旋桨空泡现象非常复杂，按空泡产生的先后一般可分为毂涡空泡、梢涡空泡、片空泡（吸力面或压力面）、云空泡和泡空泡等。空泡一般经历初生、发展和溃灭三个阶段。由于空泡通常具有强烈的非定常特性，特别是在空泡溃灭阶段，局部将产生很高的压力脉动，导致噪声和振动剧烈增加。在固体边界发生的空泡溃灭还会对材料产生强烈的剥蚀作用。因此，空泡被认为是流体动力的扰动源、噪声的辐射源、振动的激励源和材料的剥蚀源。

螺旋桨空泡带来的危害也是巨大的，空化过程的非定常性会激发流场中压力场的脉动，从而诱导船体、舵等附体的振动，这些振动会影响人员舒适性，严重时还会对船体结构造成损伤。螺旋桨空泡也会带来空蚀问题，空蚀会对螺旋桨和舵造成破坏，影响船舶的正常运行。因此对螺旋桨空泡性能预报进行研究就显得尤为重要。

国内外研究现状：

对于螺旋桨空泡性能的分析，国内外都展开了相应的研究。空泡是一种十分复杂的自然现象，人们对空泡的研究由来已久，但还不是十分彻底。空泡流动的理论发展经历了最初的二维平面物体到了三位复杂体，如螺旋桨，空泡流动最初是基于一些假设和实验观测，利用数学手段发展了自由流线理论和薄翼理论，得到了具有实用价值的一些结论。随着计算机技术的发展，基于势流理论的升力面、面元法在螺旋桨空泡预报中得到了发展和应用。目前，螺旋桨空泡数值预报主要基于粘性 CFD方法和势流面元法。Rhee[16]采用混合空泡模型模拟计算了螺旋桨定常空泡，模拟出空泡初生以及空泡形状与试验结果较为接近。刘登成[15]采用 Singal 完整空泡模型来进行均匀流螺旋桨空泡数值预报，并与试验进行了比对。采用面元法进行螺旋桨空泡预报的研究较早，Fine[17]利用了压力恢复闭合模型进行螺旋桨空泡数值预报，此后经过许多学者完善，数值计算稳定性、计算速度以及准确性都有了提高。从当前螺旋桨空泡数值预报发展来看，近些年尽管已经有了快速的发展，但其预报精度仍不十分理想。相比于粘流计算方法，势流方法计算时间短，在采用合理的空泡模型以及尾涡模型也能获得较好的计算结果，这在研究参数对空泡性能影响分析以及将空泡性能评估结合到螺旋桨优化设计迭代过程中时，具有计算效率高的优势。

而本次毕业设计我会基于所查文献的基本资料，汲取国内外最新的理论成果并着重通过学习空泡预报中的升力面法（或面元法）理论和CFD法理论来对螺旋桨空泡进行实例计算、分析和研究。我相信这一次主题关于“10000DWT散货船螺旋桨空泡校核实例计算”的毕业设计不仅仅是对即将本科毕业的我的能力的一次综合检验，同时也可以进一步加深我对许多专业知识的认识和了解，并对我今后的学习工作有着巨大的帮助。

2. 研究的基本内容与方案

研究内容：

随着船舶向大型化和高速化发展，船舶螺旋桨的负荷越来越重，螺旋桨及其后的舵装置都不可避免会发生空泡现象，空泡现象的出现将会降低螺旋桨的性能，产生空化剥蚀，导致船体脉动压力剧增，形成空泡噪声，使螺旋桨噪声成为船舶主要的噪声源。目前舰船声隐身性能成为造船界普遍关注的问题，螺旋桨空泡噪声作为舰船三大噪声源之一已受到越来越多的关注。由于空泡现象对舰艇性能是如此的重要，因此在二十一世纪的舰船发展中，流体动力所导致的噪声仍然是研究的重要方面，所以对空泡发生、溃灭以及空泡噪声的研究将很有意义。

研究目标：