均匀流场中螺旋桨空泡数值模拟

５３卷第３期（总第２０２期）　中　国　造　船　）１．５３　Ｎｏ．３（Ｓｅｆｉａｌ　Ｎｏ．２０２）　２０１２年９月　ＳＨＩＰＢＵＩＬＤＩＮＧ　ＯＦ　ＣＨＩＮＡ　Ｓｅｐ．２０１２　文章编号：１０００—４８８２（２０１２）０３．００１８—１０　均匀流场中　螺旋桨空泡数值模拟　．　冯学梅　，一，鲁传敬　，吴琼　，蔡荣泉　（１．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海２００２４０　２．中国船舶及海洋工程设计研究院，上海２０００１１）　摘　要　在ＦＬＵＥＮＴ软件中，采用多块结构化网格对业内选作标桨的Ｅ７７９Ａ桨和ＰＰＴＣ桨进行了均匀来流下的　空泡数值模拟。空泡模型采用基于输运方程的完整空化模型。研究表明：不可冷凝气体质量分数对空泡流场　的计算结果影响较大。比较发现：数值预报的空泡形态，无论叶背部还是叶面部的片空泡，均与试验结果吻　合较好；相同工况下所得螺旋桨推力系数、扭矩系数也与试验结果一致。　关　键　词：螺旋桨空泡；数值模拟；不可冷凝气体质量分数　中图分类号：Ｕ６６２．２　文献标识码：Ａ　０　引　言　空泡的产生和溃灭会导致螺旋桨叶表面产生侵蚀，翼型的性能显著下降，甚至导致桨叶的折断。　对此现象的数值研究不仅可预报空化的发生，从而有助于在设计中尽量避免空蚀的出现，有助于了解　船舶振动噪声的产生机理。　对于空泡的数值模拟，最先从几何形状简单的翼型和回转体开始；由螺旋桨转动产生的空泡数值　研究，则于上世纪八、九十年代才出现，在近十年来有了显著发展，并逐渐由势流方法［１－７］发展到粘流　求解　“。尤其是在近几年国外召开的ＳＩＭＭＡＮ（２００８）、２７届ＯＮＲ（２００８）以及ＳＭＰ’２００９等会议　上，均有相当数量的文章关注螺旋桨空化现象的数值模拟，且已出现非均匀流场中的计算工作报道。　意大利船模水池中心ＩＮＳＥＡＮ，围绕Ｅ７７９Ａ螺旋桨敞水性能和空化特性进行了一系列完整细致的试验　研究；因此，欧盟的第六框架项目（ＥＵ—ＦＰ６，即Ｔｈｅ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｓｉｘｔｈ　Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　Ｐｒｏｇｒａｍ）ＶＩＲＴＵＥ（Ｔｈｅ　Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｔａｎｋ　Ｕｔｉｌｉｔｙ　ｉｎ　Ｅｕｒｏｐｅ）下的第四工作包（ＷＰ４，Ｔｈｅ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　Ｔａｎｋ）选择了Ｅ７７９Ａ　桨作为研究对象，组织了多个单位，采用多种求解器，对均匀来流和船后尾流场中的螺旋桨空泡进行　计算比较，并分别在２００７年和２００８年针对该桨组织了两次相关的研讨会（Ｗｏｒｋｓｈｏｐ）。２０１１年６月　在德国召开了ＳＭＰ’１１会议，在会上专门安排了研究数值模拟水翼和螺旋桨空泡的研讨会（Ｗｏｒｋｓｈｏｐ）；　其中，选择ＰＰＴＣ（Ｐｏｔｓｄａｍ　Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　Ｔｅｓｔ　Ｃａｓｅ）桨作为算例桨。该研讨会（Ｗｏｒｋｓｈｏｐ）采用盲算方式　组织计算活动，即试验结果在所有计算结果全部提交之后，才由组织方向参与者以发布对比图表的方　式予以公布。试验由ＳＶＡ完成，并在会后陆续公布了测量结果。　本文选取上述的Ｅ７７９Ａ桨和ＰＰＴＣ桨作为研究对象，模拟预报均匀流场中的螺旋桨空泡，考察不　可冷凝气体质量分数、网格等因素对计算结果的影响，为以后更深入开展诸如伴流场中的螺旋桨空泡　收稿日期：２０１１－１２．２２；修改稿收稿日期：２０１２．０７．１２　５３卷第３期（总第２０２期）　冯学梅，等：均匀流场中螺旋桨空泡数值模拟　数值模拟提供基础和准备。　１　数值方法　流场数值求解基于守恒张量形式的连续性方程和动量方程，其表达如下：　＋　８ｔ　：０　（１）　＋　８　ｘ＝一毒８ｘ；　＋毒８ｘ　ｌ　ｃ　＋　～　）Ｉ（　考＋善］Ｊ　］ｌ　ｃ２　为湍流运动引起的　（３）　式中，Ｐｍ为混合密度，　是随体直角坐标中绝对速度矢量的ｉ分量，Ｐ为压力，　混合涡粘性系数，需要使用湍流模型计算，以实现控制方程的封闭。　１．２　空化模型　取流体的混合密度Ｐｍ为由输运方程所控制的汽体质量分数ｆ的函数：　：　＋　式中，Ｐ　、Ｐ１分别为汽相密度和液相密度。控制汽体质量分数ｆ的输运方程为　）　（ｒｖ／）　汽压及表面张力）的函数。　为了求解方程（４），需要给出Ｒ。和Ｒ。的表达式。Ｓｉｎｇｈａｌ［１２］（２ｏｏ２）￣（４）　式中，源项　和　分别为汽化率和冷凝率，它们均是流场参量（压力、速度）和流体特性（密度、饱和蒸　了Ｒ和Ｒ　的推导过程。　。（１　Ｒｃ　Ｃｃ　Ｄ１ｐ１　）￣Ｐ＜Ｐｖ　当Ｐ＞Ｐ　（５）　（６）　式中，Ｃｅ、　为经验常数，默认值分别为０．０２和０．０１。ｋ为湍动能，　为表面张力，　为不可冷凝　１　Ｐｖ　Ｐｓａｔ＋　ｐ岫　气体质量分数，ｆｖ为汽体质量分数。计入湍流脉动影响后的临界饱和蒸汽压为　（７）　式中，ｐｍ＝０．３９ｐｋ，Ｐ。砒为给定温度下的饱和蒸汽压。　中　国　造　船　学术论文　２计算对象及计算条件　２．１　Ｅ７７９Ａ桨　Ｅ７７９Ａ桨为固定螺距的右旋四叶桨。桨模直径０．２２７　２７ｍ。其计算工况见表１。其中，Ｙ＝　＝，　‘ＪＬ，　。　对于均匀流场中的空化模拟，可以将相应试验流场简化为具有相同截面积的圆柱计算域　¨】，见图　１。在ＩＣＥＭ　ＣＦＤ软件中，设置叶片上的最小网格尺度为０．０００　２２Ｄ，生成约２４０万个六面体多块结构　化的网格单元。图２所示为叶片ｈ的网格分布。　表１　Ｅ７７９Ａ桨的计算工况　／ｓ・　０．７１　０．７１　Ｏ．７７　７．ｋｈ￣／。Ｃ　水运动粘性系数　／（ｍ２／ｓ）　水密度　／（ｋｇ／ｍ３）　１．７６　１．５ｌ５　３６　９９８．１９７　１．７８３　２．０１６　０．８３　Ｏｉ２ｅＤ　：　强｜　｜　ｉ　■■－　■０■　■■　■　鼍ｉ警　④　图２　Ｅ７７９Ａ桨叶上网格分布　表２　ＰＰＴＣ桨的计算工况　图１　Ｅ７７９Ａ桨均匀来流空泡模拟的计算域示意　２．２　ＰＰＴＣ桨　ＰＰＴＣ桨为ｓｍｐ’１　１　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ的算例桨。桨模直径为０．２５ｍ，为右旋五叶侧斜桨。具体计算工况见　表２。　５３卷第３期（总第２０２期）　冯学梅，等：均匀流场中螺旋桨空泡数值模拟　对于均匀流场中的空化模拟，根据图３所示相应的试验流场域　¨］，取计算域：进口在上游２．２８Ｄ　处、出口在下游６Ｄ处、外侧边界的半径为１．２Ｄ的圆柱体。设置在叶片上的最小网格尺度为０．０００４Ｄ，　在桨叶导边、随边、叶根、叶梢等部位加密，在ＩＣＥＭ　ＣＦＤ软件中共生成约２５２万（Ｇ２５２）和３９３万　（Ｇ３９３）两套六面体网格，用以考察网格对计算结果的影响。两套网格在叶片上的分布相同，见图４，　差别在于Ｇ２５２的空间网格分布较Ｇ３９３稀疏。　图３　ＰＰＴＣ桨试验状况　图４　ＰＰＴＣ桨叶片上网格分布　２．３　计算方案　鉴于来流均匀和螺旋桨几何上的周期性，所有计算均取单个桨叶所在的单通道作为计算域。　采用基于压力耦合的粘性求解器。压力．速度耦合引用ＳＩＭＰＬＥ方法，湍流模型选择ＳＳＴ　一０９模　型。对动量方程的压力项采用标准格式离散，动量方程其余项、湍流模型方程湍流动能项和湍流耗散　率项均采用二阶迎风格式离散，空泡模型输运方程采用ＱＵＩＣＫ格式离散。　在进口边界处设置速度进口条件，给定均匀来流的各速度分量：出口边界设定的压力为由空泡数　计算得到的环境压力；外侧边界设置与进口边界相同；单桨叶通道的两个周向侧面设置为旋转周期性　边界；计算域内的流体设置为以转速ｎ绕桨轴旋转。　３计算结果及分析　３．１　敞水性能　在进行空泡计算之前，先对两个桨的敞水性能模拟考察，以验证螺旋桨数值模型的有效性。计算　所　的敞水性能曲线及与试验结果的比较见图５与图６。其中，　推力系数　＝　，扭矩系数　ＫＱ＝　Ｑ，敞水效　＝惫‘　Ｊ，丁为推力，Ｑ为扭矩。　　｛　ｊ＼　Ｆ：Ｉ～一试赎ｌ　再猫ｌ…　　…』　Ｓ　＼　＾　＾　鎏　‘＼　宝　２　＾　＾　＝＝＝　＝蠢　＼＝＿．，＿　，　—　Ｉ　＂　。　、　｛ｆ　　Ｋ一　０Ｏ　Ｏ１　Ｏ　２　０３　０４　０　５　Ｏ６　Ｏ　７　Ｏ８　０９　１　Ｏ　１１　１　２　０８　１　０　’２　１　４　１　ｅ　Ｊ　Ｊ　图５　Ｅ７７９Ａ桨敞水性能曲线　ＰＰＴＣ桨敞水性能曲线　中　国　造　船　学术论文　由图可知，两个桨的计算敞水性能曲线与相应的试验曲线一致，相对偏差均在２％以内，均达到较　高的预报精度。特别是ＰＰＴＣ桨，盲算条件下，扭矩系数的曲线几乎完全重叠，其相对偏差均小于１％。　３．２空　泡　３．２．１　Ｅ７７９Ａ桨　试验时，水中含气量的高低影响螺旋桨空泡的初生和发展【】训，进而影响到桨的推进性能。体现在　计算模型中则为不可冷凝气体质量分数　的大小设置非常重要。因此，对没有相关试验的含气量数据　的Ｅ７７９Ａ桨，首先进行了一系列含气量的考察，以研究对螺旋桨空泡计算结果的影响。因常温、标准　大气压下，饱和水中的不可冷凝气体质量分数约为１０　量级，而ＦＬＵＥＮＴ６－３中其默认值为１．５ｘ１０一，所　以选取了从１０　到ｌ０罐四个量级、五个不同的不可冷凝气体质量分数，对设计点（　０．７１、ｏ－．＝１．７６）的　螺旋桨空泡形态进行计算。图７为计算和试验的片状空泡形态比较，表３则为推力系数和扭矩系数的比　较。可见，当不可冷凝气体质量分数从１０　减小到１０　时，计算得到的空泡形态和推力系数、扭矩系数　变化显著。而当其进一步从ｌＯ　减小到１０｛过程中，计算得到的空泡形态和推力系数、扭矩系数几乎不　变。另一方面，从试验结果的比较可见：８．５ｘ１０　时，无论空化区域大小还是推力系数、扭矩系数均具　有非常大的差异，可见不可冷凝气体质量分数取为８．５×１０　并不合理。实际出现的情况是，当不可冷凝　气体质量分数取为１．５ｘ１０　时，虽然空化区域大小似乎更为接近试验结果，但其推力系数、扭矩系数与　试验的相对偏差较大，几乎达到６％与５％；而当其分别取为１．５ｘ１０～、１．５×ｌＯ　和１．５ｘ１０　时，虽然计算所　得空化区域比试验结果偏大，尤其是导边上似有比试验结果更多的空化区域，但推力系数与扭矩系数　却更接近试验值，相对偏差均在３％左右。　表３　在不同不可冷凝气体质量分数（８．５ｘ１０～～１．５ｘ１０　）下的Ｅ７７９Ａ桨推进性能比较　综上所述，可以认为使用ＦＬＵＥＮＴ６．３软件预报螺旋桨空泡时，取不可冷凝气体质量分数为ｌ０　到１０　的量级时比较合理，能得到有效的计算结果。这与文献［１０１中对不可冷凝气体质量分数的考察结果基本　一致。因此，在以下对Ｅ７７９Ａ桨的计算时，不可冷凝气体质量分数均取１．５ｘ１０一。　图８和图９分别为Ｅ７７９Ａ桨在不同空泡数时的空泡形态、推力系数、扭矩系数的计算和试验结果　的比较。图中标为“ｔｈｅｏｒｙ”为文献［４］中的势流计算结果。不管是试验还是计算结果均显示，空泡发生　在叶梢处，且偏向导边，随空泡数增大空泡逐渐变小，且毂帽下游均有毂涡脱出。计算所得空泡形态　与试验结果大体相当，但尺度上略有偏差，且无试验所观察到的梢涡空泡脱出；推力系数与扭矩系数　在设计点Ｊ＝０．７１时非常靠近试验值，而其它两个状态下则差异较大，且呈现出距离设计点越远其差异　越大的趋势。其原因尚待进一步仔细分析考察。　中　国　造　船　学术论文　同的边界层网格分布，从而保证了推力系数和扭矩系数的预报能够达到较为准确的精度。　两套网格最大的不同在于网格的空间分布，这使得梢涡空泡脱落后衰减速度不同，稀疏的网格计　算的空泡迅速衰减不见，较密的空间网格则能模拟出较长的空泡脱落轨迹。　由此似乎可见：网格的空间分布对梢涡、空泡脱落的预报有所影响，但对叶片表面上的空泡形态、　推力系数和扭矩系数，影响甚微。　综上所述，在保证了叶片上最小的网格尺度和边界层网格的前提下（即保证了桨叶附近区域的网　格分辨率的前提下），并不需要太多的网格总数就基本上可较为准确地模拟螺旋桨片空泡，文献［１０］的　计算也证明了这一点；但若要针对空泡脱落进行具体考察时，则网格单元不达到足够的空间分布密度　就无法进行。　当然，这里仅对网格的影响进行了较为简单的对比分析，所考察的也只有两套网格，只能略窥一　二；至于不同网格类型、更少的网格数量等因素对螺旋桨空泡的影响，还需要更多更广泛的研究。　表５不同网格ＰＰＴＣ桨推进性能相对偏差　４结语　在ＦＬＵＥＮＴ软件中，采用多块结构化网格对Ｅ７７９Ａ桨和ＰＰＴＣ桨进行了均匀来流下的空泡数值模　拟。与试验结果的比较表明：计算工作基本给出了与试验比较吻合的螺旋桨片空泡形态，无论是叶背　部还是叶面部的空泡形态，只是空化区域大小稍有差异；而对推力系数、扭矩系数的预报精度则相对　较高，相对偏差基本在３％以下。研究还发现，不可冷凝气体质量分数对空泡流场的计算结果具有较大　影响；而对所考察的两种网格而言，网格的差异对计算结果影响并不明显。　参考文献　［１】ＫＩＮＮＡＳ　Ｓ　Ａ，ＦＩＮＥ　Ｎ　Ｅ．Ａ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｈｔｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆｕｎｓｔｅａｄｙ　ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ｓｈｅｅｔ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ［Ｃ］／／　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆｔｈｅ　１９ｔｈ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｎａｖａｌ　Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｓｅｏｕ１．Ｋｏｒｅａ，１９９２，７ｌ７—７３７．　［２１　ＫＩＭ　Ｙ　Ｇ，ＬＥＥ　Ｃ　Ｓ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｓｔｅａｄｙ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｍａｒｉｎｅ　ｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ｃａｖｉａｔｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｓｕｒｆａｃｅ—ｐａｎｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｃ］Ｈ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆｔｈｅ　２１ｓｔ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｎａｖａｌ　Ｈｙ　ｏｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｔｒｏｎｄｈｅｉｍ，Ｎｏｒｗａｙ，１９９７，９１３－９２９．　［３】　ＳＡＬＶＡＴＯＲＥ　Ｆ，ＴＥＳＴＡ　Ｃ，ＧＲＥＣＯ　Ｌ．Ａ　ｖｉｓｃｏｕｓ／ｉｎｖｉｓｃｏｕｓ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｕｎｓｔｅａｄｙ　ｓｈｅｅｔ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆｍａｒｉｎｅ　ｐｒｏｐｅｌｅｒｓ［Ｃ］Ｈ　Ｆｉｆｔｈ　Ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｃａｖｉｔ￣ｉｏｎ（ｃａｖ２００３），Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎ，２００３．　５３卷第３期（总第２０２期）　冯学梅，等：均匀流场中螺旋桨空泡数值模拟　２７　［４】ＰＥＲＥＩＲＡ　Ｆ，ＳＡＬＶＡＴＯＲＥ　Ｆ，ＦＥＬＩＣＥ　Ｆ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ｉｎｆｌｏｗ［Ｊ】　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＦｌｕｉｄｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４（１２６）：６７１—６７９．　［５］　ＸＩＯＮＧ　Ｙｉｎｇ，ＹＥ　Ｊｉｎｍｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｄｅｘｕｎ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｓｔｅａｄｙ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ｕｓｉｎｇ　ｓｕｆａｃｅ—ｐａｎｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｓｅｒ．Ｂ，２００５（１）：４３—４９．　［６］　叶金铭，熊鹰．螺旋桨非定常空泡数值预报中的几个问题［Ｊ］．武汉理工大学学报，２００６（２）：２０．２５．　［７］　ＰＨＯＥＭＳＡＰＴＨＡＷＥＥ　Ｓ，ＬＥＲＯＵＸ　Ｊ　Ｂ，ＬＡＵＲＥＮＳ　Ｊ　Ｍ，ｅｔ　ａ１．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｎａｄ　ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｓｈｅｅｔ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｎ　ｈｙｄｒｏｆｏｉｌ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ｂｌａｄｅ［Ｃ］／／１０ｔｈ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｔｏｗｉｎｇ　Ｔａｎｋ　Ｓｙｍｐｏｓｉｍｕ，Ｈａｍｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２００７．　［８】　ＳＡＬＶＡＴＯＲＥ　Ｆ，ＳＴＲＥＣＫＷＡＬＬ　Ｈ，ＴＥＲＷＩＳＧＡ　Ｔ．Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ　ｂｙ　ＣＦＤ・ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ＶＩＲＴＵＥ　２００８　Ｒｏｍｅ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ［Ｃ］／／Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｐｒｏｐｕｌｓｏｒｓ　Ｔｒｏｎｄｈｅｉｍ，Ｎｏｒｗａｙ，２００９．　［９】　ＢＥＮＳＯＷ　Ｒ　Ｅ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ　ａ　ｃａｖｉｔａｔｉｎｇ　ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ｉｎ　ｗａｋｅ　ｆｌｏｗ［Ｃ］／／１２ｔｈ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｔｏｗｉｎｇ　Ｔａｎｋ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｃｏｒｔｏｎａ，　Ｉｔａｌｙ，２００９．　［１０］　刘登成，洪方文，张志荣，等．螺旋桨片状空泡的ＣＦＤ分析［Ｊ］．舰船科学技术，２００９，３　１（１）：４３．４６．　［１１］　叶金铭，熊鹰，王路，等．用ＲＡＮＳ方法预报螺旋桨非定常空泡［Ｊ］．中国造船，２００９，５Ｏ（２）：６７．７３．　［１２】　ＳＩＮＧＨＡＬ　Ａ　Ｋ，ＡＴＨＡＶＡＬＥ　Ｍ　Ｍ．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ　ｎａｄ　ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｆｕｌｌ　ｃａｖｉａｔｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＦｌｕｉｄｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２（１２４）：６１７—６２４．　［１３】　Ⅵ　．ｍａｒｉｎｅｐｒｏｐｕｌｓｏｒｓ．Ｃｏｍ［ＥＢ／ＯＬ］．　［１４］　张永坤，熊鹰，叶金铭．水中含气量对螺旋桨空泡噪声影响的试验研究［Ｊ］．武汉理工大学学报（交通科学与工程版），　２００９，３３（２）：２３４．２３７．　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｆｌｏｗ　ＦＥＮＧ　Ｘｕｅｍｅｉ　一，ＬＵ　Ｃｈｕａｎｊｉｎｇ　，ＷＵ　Ｑｉｏｎｇ　，ＣＡＩ　Ｒｏｎｇｑｕａｎ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＮａｖａｌ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｏｃｅａｎ　ａｎｄ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏ　Ｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｍａｒｉｎｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＣｈｉｎａ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００１１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓ　Ｅ７７９Ａ　ａｎｄ　ＰＰＴＣ　ｉｎ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ｆｌｏｗ　ｉｓ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｍｕｌｔｉ—ｂｌｏｃｋｅｄ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　ｇｒｉｄｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｉｎ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ　ｃｏｄｅ　ＦＬＵＥＮ　Ａ　ｆｕｌｌ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＲＡＮＳ　ｓｏｌｖｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｏｎ—ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ　ｇａｓ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｃａｖｉｔａｔｉｎｇ　ｆｌｏｗ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ａ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ　ｃａｖｉｔｉｅｓ，ｗｈｉｃｈ　ｏｃｃｕｒ　ｏｎ　ｓｕｃｔｉｏｎ　ｓｉｄｅ　ｏｒ　ｏｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｉｄｅ，ｈａｖｅ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｓｈａｐｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｏｎｅｓ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｒｕｓｔ　ａｎｄ　ｔｏｒｑｕｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ａｇｒｅｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｗｅｌｌ　ｔｏｏ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｏｎ—ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ　ｇａｓ　作者简介　冯学梅　１９７６年生，　博士。主要从事船舶计算流体力学研究。　鲁传敬　１９４６年生，　教授，博士生导师。主要从事流体力学研究。　吴琼　１９７８年生，　硕士。主要从事船舶计算流体力学研究。　蔡荣泉　１９４４年生，　研究员，博士生导师。主要从事船舶计算流体力学研究。