基于CFD技術的節能舵球節能效果數值預報

李學軍，苗 飛，沈海龍

（1.中遠船務工程集團有限公司，遼寧大連 116600；2.哈爾濱工程大學 水下機器人技術重點實驗室，哈爾濱 150001）

0 引言

隨著國際海事組織對船舶能耗和廢物排放限制新標準的制定和實施，我國船舶制造與運輸企業對船舶節能減排技術的需求也越來越迫切。通過安裝導流鰭[1]、前置導管[2]、補償導管[3-5]、槳前整流鰭[6-9]舵球、舵附推力鰭等節能裝置來改善槳盤面處的伴流分布，對于螺旋槳的減振降噪、螺旋槳推進效率的提高是一種有效的措施。舵球是一種簡易、實用、節能效果顯著的尾部節能附體，安裝在正對螺旋槳轂的舵上，其頭部呈半球形。它填充了螺旋槳轂帽后的低壓區空間，對螺旋槳后的水流有良好的整流作用，從而減少了紊流渦流引起的能量損失。

文章采用CFD技術對槳后舵球的水動力性能進行了研究分析，借助CFD商業軟件FLUENT，選用大渦模擬（LES），通過求解三維粘性不可壓縮雷諾平均納維-斯托克斯方程（RANS），對AU5-593槳進行數值模擬，研究了槳舵干擾，并且預報了螺旋槳-舵-舵球系統的水動力性能，考察槳后舵對螺旋槳性能的影響及舵球的節能效果，通過改變舵球直徑與螺旋槳直徑的比值，考察了舵球尺寸的變化對螺旋槳效率的影響。

1 數值計算過程

1.1 研究對象的幾何模型

螺旋槳模型型號為AU5-593槳，其參數如表1所示。舵采用對稱 NACA66-018剖面舵，舵高0.306m，展弦比為1.04。槳轂與舵球前端的距離為0.06m，舵球直徑與螺旋槳直徑之比為0.216。螺旋槳、舵、舵球的幾何外形如圖1和圖2所示。……